Скачать презентацию ОПТИЧЕСКАЯ АТОМНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ ПРИРОДА ОПТИЧЕСКИХ СПЕКТРОВ АТОМОВ Скачать презентацию ОПТИЧЕСКАЯ АТОМНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ ПРИРОДА ОПТИЧЕСКИХ СПЕКТРОВ АТОМОВ

ОПТИЧЕСКАЯ АТОМНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ.ppt

  • Количество слайдов: 9

ОПТИЧЕСКАЯ АТОМНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ ОПТИЧЕСКАЯ АТОМНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ

ПРИРОДА ОПТИЧЕСКИХ СПЕКТРОВ АТОМОВ Внешние электроны атома и их энергетические состояния ПРИРОДА ОПТИЧЕСКИХ СПЕКТРОВ АТОМОВ Внешние электроны атома и их энергетические состояния

Внешние электроны атома и их энергетические состояния • Природа оптических спектров атомов связана со Внешние электроны атома и их энергетические состояния • Природа оптических спектров атомов связана со строением их внешней электронной оболочки и с энергетическими состояниями “внешних” (оптических) электронов. Энергия связи внешних электронов с ионным остовом определяет энергию атома, которую можно назвать его внутренней энергией. Изменение этой энергии происходит при эмиссии электромагнитного излучения (внутренняя энергия атома уменьшается) и при поглощении его (внутренняя энергия увеличивается). Принципиально важным является то, что энергия оптических электронов может принимать лишь строго определенные дискретные значения.

Схема энергетических уровней атома Na и разрешенные излучательные переходы между ними. Схема энергетических уровней атома Na и разрешенные излучательные переходы между ними.

Правила отбора • Излучательные переходы между энергетическими уровнями атомов возможны только при определенных условиях, Правила отбора • Излучательные переходы между энергетическими уровнями атомов возможны только при определенных условиях, называемых правилами отбора: квантовое число l при переходе может изменяться лишь на l= 1, а квантовое число j либо на j= 1, либо на j=0 при условии, что j 0. Энергетические переходы, которые не удовлетворяют этим правилам, называются «запрещенными» , а соответствующие им спектральные линии отсутствуют в спектрах атомов. Эти же правила отбора выполняются и при поглощении атомами фотонов, т. е. при переходах из нижерасположенных в более высоко расположенные энергетические состояния. Соответствующие совокупности квантов электромагнитного излучения, поглощаемых атомами при подобных переходах, называются спектральными линиями абсорбционного спектра, или спектра поглощения.

Интенсивность излучения и поглощения света свободными атомами Интенсивность излучения и поглощения света свободными атомами

Переходы атома из одного энергетического состояния в другое при излучении или поглощении им кванта Переходы атома из одного энергетического состояния в другое при излучении или поглощении им кванта света. • В случае разрешенного правилами отбора перехода атома между двумя энергетическими состояниями, характеризуемыми энергиями Еi и Ek частота электромагнитного излучения, соответствующая разности энергий этих уровней, равна: ki=(Ek-Ei)/h • Переход k i ведет к испусканию (эмиссии) фотона, а переход i k соответствует поглощению (абсорбции) фотона атомом. При этом как в первом, так и во втором случае энергия фотона равна разности энергий между рассматриваемыми уровнями. Это означает, что не только эмиссионный спектр атома, но и его абсорбционный спектр представляет собой набор отдельных спектральных линий, длины волн которых характерны лишь для атомов одного и того же химического элемента

 • Существуют два типа излучательных переходов из состояния k в состояние i: спонтанный • Существуют два типа излучательных переходов из состояния k в состояние i: спонтанный (самопроизвольный) переход, происходящий без какого-либо внешнего воздействия на атом, и индуцированный, который происходит под влиянием внешнего по отношению к атому электромагнитного излучения с частотой ki. Абсорбционный переход i k возможен лишь под влиянием внешнего по отношению к атому электромагнитного излучения с частотой ki. Поэтому абсорция света атомом всегда является индуцированным процессом. Число спонтанных излучательных переходов nсп, индуцированных излучательных переходов nинд и абсорбционных переходов nабс, происходящих в единице объема атомного газа в единицу времени, определяются следующими выражениями: nсп = Nk. Aki nинд=Nk. Bki ( ki) nабс= Ni. Bik ( ki) , где Ni и Nk – концентрации свободных атомов, находящихся в состоянии i и в состоянии k, соответственно; ( ki) – объемная плотность внешнего по отношению к атомам излучения, соответствующего по частоте рассматриваемому переходу. Коэффициенты Aki, Bki и Bik называются вероятностями спонтанного и индуцированного излучательных переходов и вероятностью абсорбционного перехода, соответственно. Все они являются атомными константами, имеющими определенные значения для каждого энергетического перехода атомов конкретного элемента. Эти константы имеют размерность [c-1].

 • Как уже отмечалось выше, поглощение света атомами происходит лишь при воздействии на • Как уже отмечалось выше, поглощение света атомами происходит лишь при воздействии на них внешнего электромагнитного излучения, имеющего объемную плотность ( ki) на частоте абсорбционного перехода В результате атомной абсорбции, согласно третьему равенству системы (10. 2), проиcходит поглощение naбс фотонов, энергия каждого из которых равна h ki. Таким образом, абсорбированная атомами интенсивность Iaбс, на величину которой уменьшается интенсивность внешнего (по отношению к поглощающим свет атомам) электромагнитного излучения с частотой ki составляет: Iaбс= Ni. Bik ( ki) h ki Эта величина пропорциональна концентрации атомов в состоянии Ni, из которого происходит поглощающий переход, а также вероятности процесса поглощения Bik, энергии поглощаемого фотона h ki и объемной плотности ( ki) поглощаемого монохроматического излучения.