Mit jelent gerjesztett atom alatt?

Bevezetés

Általában a fizikai rendszerállapotot változók sora írja le. Vegyük figyelembe a „Rendszer belső energiája” változót

Rendszerállapotok

A rendszer állítólag „alapállapotában” van amikor a lehető legalacsonyabb energiaszinten van. Bármely más állam ekkor „gerjesztett állapot”, és ezek megfelelnek az alapállapoténál magasabb energiaszintnek (definíció szerint ez a minimális szint)

Példa

Tekintsük fizikai rendszernek azt a hidrogénatomot, amelyet egy proton és egy elektron alkot.

Ez egy kötött kvantummechanikai rendszer, így az energiaszint diszkrét. Tegyük fel, hogy az elektron a lehető legalacsonyabb pályán van (s1): ez a rendszer alapállapota.

Ha megfelelő mennyiségű energiát biztosít (ne felejtse el, hogy az energiaspektrum diszkrét), ha egy fotont eltalál a rendszer, akkor a rendszer elnyeli a foton energiáját és „belső energiaként” tárolja a elektron ugrik a külső pályákra. Tehát akkor a rendszer gerjesztett állapotba kerül, mivel már nincs alapállapotában (egyedi elektronja megváltoztatta a pályáját).

Fontolja meg, hogy általában a rendszerek hajlamosak minimalizálni potenciális energiájukat, ezért az „izgatott állapotok” instabilak: minél hosszabb ideig marad a rendszer izgatott, annál nagyobb a bomlás valószínűsége.

Példánk lezárásaként vegyük figyelembe azt az esetet, amikor az atom iongá válik, akkor történik meg, ha az elnyelt energia mennyisége olyan magas, hogy az elektron képes legyőzni a kötött állapot negatív potenciálgátját és „ szabad részecske ”(valójában emlékeznie kell a részecske-hullám kettősségre).

Ebben az esetben nem mondhatod, hogy a rendszer izgatott, teljesen megváltozott: már nem kötött protonból és elektronból álló qm rendszer.

Megjegyzések

• Köszönöm Nicola válaszát … … csak azért, hogy tisztázzam: Tehát egy izgatott atom az, amelynek energiája megnőtt elektronjainak néhány transzfereként mutatják be a távolabbi pályákra. Ha egy atom gyorsabban mozog, annak ellenére, hogy nagyobb az energiája a kezdeti állapothoz képest, akkor ezt nem nevezik izgalmas atomnak, igaz? Csak az elektronokkal van köze.jobb?
• Nos, technikailag nézve ez az Ön által használt referenciakerettől függ. Fizikai rendszerként a hidrogénatomot választottam, ezért a referenciakeretet magára az atomra összpontosítottam, így csak annak belső állapotára (és a szabadság fokára) összpontosítok. Ha a referenciakeretet az atomon kívülre helyezi, akkor figyelembe veheti annak potenciálját (egy külső mező miatt) és a kinetikus energiát is, de akkor a rendszere gáz lesz.
• Ezt a részt nem értem “, de akkor a rendszer gázzá válik. ”

A gerjesztés az energiaszint emelkedése egy tetszőleges alapszintű energiaállapot fölött.

” Kérjük, angolul! ”

Tehát ez azt mondja, hogy egy atom akkor tekinthető “izgatottnak”, ha az energiaszintje magasabb, mint a többi. Ez hő, fény stb. Formájában nyilvánulhat meg. Például az Aurora Borealis. Az Aurora az, amikor a nap sugárzása gerjesztette a levegőben lévő atomokat. Ezeknek az atomoknak vissza kell térniük az alapvonalhoz, így fényként szabadítják fel az energiát.

A konyhai tűzhelye egy másik példa. A vízmelegítők közvetlenül a melegítő mellett felgyorsultak, ezért elkezdenek szétzúzni a mellettük lévő más molekulákba, izgalomba hozva őket. És így a fazék felmelegszik.

Alapvetően az elektronok inkább a legkevesebb energia szinten maradnak egy atomban. Ha bizonyos energiát nem kap, akkor az magasabb energiaszintre ugrik. Vannak diszkrét enegriás szintek, így az e- csak bizonyos energiákat fogadna el, hogy magasabb energiához jusson. Amikor visszatér alacsonyabb állapotba, fotonok formájában adja ki az energiát. További információkért keressen hidrogén spektrumot.

Vegye figyelembe az atom következő modelljét:

Ne feledje, hogy csak modellről van szó, és amíg van egy jó modell, amely növeli a szubatomi világ megértését, még mindig csak egy modell, és a valóság másként fog kinézni. Hogy pontosan? Nem tudjuk. A modell azonban elég jó ahhoz, hogy megértsük, mi az izgatott atom.

Ezzel az elővigyázatossággal elölről megpróbálhatjuk megérteni, mi az alapállapot. középső részén vannak a protonok és a neutronok, amelyek sűrűn vannak csomagolva, hogy kialakítsák a magot. Pozitívan töltődik fel $ Ze $, ahol $ Z $ a protonok száma és $ e $ az egységnyi töltés. Az elektronok dollárjának körül kell kerekednie a mag körül, hogy ez az atom semleges legyen. Ha figyelembe vesszük, hogy $ Z = 1 $, akkor csak egy elektronunk van, és figyelmen kívül hagyhatjuk azokat a szabályokat, ahol az elektronnak más elektronok jelenléte miatt pontosan megengedett ( További információkért lásd: Pauli alapelve .

Az atom energiaszintjeit kvantálták. Ez azt jelenti, hogy csak bizonyos szintek vannak, ahol az elektron szabadon keringhet. A képen a szürke körök (“héjak”) mutatják. Ha az elektron a legbelső héjon ül ($ n = 1 $), akkor a legkisebb energiájú. Ha a második héjon ül ($ n = 2 $), több energiája van, és így tovább. Jellemzően egy atom alapállapotban akar lenni, ahol a lehető legkisebb energiával rendelkezik, vagyis ahol az elektron az első héjon van. Amikor az elektron egy másik héjon kering, mint az első, gerjesztettnek nevezzük az atomot. Izgalmas atom történhet pl. besugárzás útján, ahol az elektron elnyeli a foton (fény) energiáját, hogy eljusson az egyik külső héjhoz. Egy idő után az elektron visszatér a legbelső héjhoz, vagyis az atom visszatér alapállapotába. Mivel alacsonyabb energiaállapotban van, az energiatakarékosság azt mondja nekünk, hogy a maradék energiát ki kell bocsátania. Ez egy foton kibocsátásával történik, nagyon jellemző hullámhosszal (további információkért lásd: spektrális vonalak ). A képen ezt mutatja a piros hullámvonal, ahol $ \ Delta E $ a 2. és 3. héj közötti energiakülönbség, valamint a foton által elszállított energia.