Курсовая. Методы определения вероятностей электронных переходов в атомах 2013

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ    3
1. Вероятности электронных переходов в атомах    5
2. Силы осцилляторов и спектральное распределение сил осцилляторов    12
3. Методы расчета вероятностей электронных переходов    16
4. Экспериментальные методы определения вероятностей электронных переходов в атомах    21
ЗАКЛЮЧЕНИЕ    26
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ    28


ВВЕДЕНИЕ

Вероятности переходов и радиационные времена жизни принадлежат к числу важнейших фундаментальных атомных констант. Знание этих радиационных характеристик необходимо при решении целого ряда задач теоретической и прикладной физики.
Когда электрон находится в связанном состоянии в атоме, он обладает потенциальной энергией, которая обратно пропорциональна его расстоянию от ядра. Эта энергия обычно измеряется в электронвольтах (эВ) и равна энергии, которую надо передать электрону, чтобы сделать его свободным (оторвать от атома). Согласно квантовомеханической модели атома связанный электрон может занимать только дискретный набор разрешённых энергетических уровней - состояний с определённой энергией. Наинизшее из разрешённых энергетических состояний называется основным, а все остальные - возбуждёнными.
Для перехода электрона с одного энергетического уровня на другой нужно передать ему или отнять у него энергию. Это происходит путём соответственно поглощения или испускания фотона, причём энергия этого фотона равна абсолютной величине разности энергий начального и конечного уровней электрона. Энергия испущенного фотона пропорциональна его частоте, поэтому переходы между разными энергетическими уровнями проявляются в различных областях электромагнитного спектра. Каждый элемент имеет уникальный спектр испускания, который зависит от заряда ядра, заполнения электронных подоболочек, взаимодействия электронов, а также других факторов.
Когда излучение с непрерывным спектром проходит через вещество (например, газ или плазму), некоторые фотоны поглощаются атомами или ионами, вызывая электронные переходы между энергетическим состояниями, разность энергий которых равна энергии поглощённого фотона. Затем эти возбуждённые электроны спонтанно переходят на уровень, лежащий ниже по энергии, снова испуская фотоны. Таким образом, вещество ведёт себя как фильтр, превращая исходный непрерывный спектр в спектр поглощения, в котором имеются серии тёмных полос. При наблюдении с тех углов, куда не направлено исходное излучение, можно заметить излучение с эмиссионным спектром, испускаемое атомами. Спектроскопические измерения энергии, амплитуды и ширины спектральных линий излучения позволяют определить вид излучающего вещества и физические условия в нём.
Более детальный анализ спектральных линий показал, что некоторые из них обладают тонкой структурой, то есть расщеплены на несколько близких линий. В узком смысле «тонкой структурой« спектральных линий принято называть их расщепление, происходящее из-за спин-орбитального взаимодействия между спином и вращательным движением электрона.
Целью курсовой работы является изучение методов определения вероятностей электронных переходов в атомах.
Объектом курсовой работы являются различные атомы некоторых химических элементов: гелий, водород и т.д.
Предметом курсовой работы является совокупность теоретических методов определения вероятностей оптического перехода электронов в атомах.
Задачами курсовой работы является:
- рассмотрение теоретических основ вероятностей электронных переходов в атомах;
- изучение сил осцилляторов и спектрального распределения сил осцилляторов;
- анализ методик расчета вероятностей электронных переходов;
- экспериментальные методы определения вероятностей электронных переходов в атомах.
Структура курсовой работы. Курсовая работа состоит из введения, четырех параграфов, заключения и списка литературы.