Атомная физика - Atomic physics


Из Википедии, свободной энциклопедии

Атомная физика является полем физики , которая изучает атомы , как изолированная систему электронов и атомное ядро . Это в первую очередь касается расположения электронов вокруг ядра и процессов , посредством которых изменяются эти механизмы. Это включает в себя ионы , нейтральные атомы и, если не указано иное, то можно предположить , что термин атом включает в себя ионы. [Править]

Термин атомная физика может быть связана с ядерной энергетикой и ядерным оружием , в связи с синонимами использования атомных и ядерным в стандартном английском языке . Физики различают атомную физику - которая касается атома как систем , состоящих из ядра и электронов - и ядерной физики , которая рассматривает атомные ядра в одиночку.

Как и во многих научных областях, строгое разграничение может быть весьма надуманным и атомная физика часто рассматривается в более широком контексте атомной, молекулярной и оптической физики . Физика исследовательские группы, как правило , так засекречена.

Изолированные атомы

Атомная физика , прежде всего , считает атомы в изоляции. Атомные модели будут состоять из одного ядра , которые могут быть в окружении одного или несколько связанных электронов. Она не связана с образованием молекул (хотя большая часть физики идентична), а также не исследовать атомы в твердом состоянии в качестве конденсированного вещества . Это связано с процессами , такими как ионизацию и возбуждение с помощью фотонов или столкновений с атомными частицами.

В то время как атомы моделирования в изоляции может показаться не реалистично, если рассматривать атомы в газе или плазме , то время-весы для атом-атомных взаимодействий огромны по сравнению с атомными процессами, которые обычно считаются. Это означает , что отдельные атомы можно рассматривать как если бы каждый был в изоляции, так как подавляющее большинство времени они находятся. К этому вниманию атомной физика обеспечивает базовую теорию в физике плазмы и физике атмосферы , несмотря на то, как дело с очень большим числом атомов.

Электронная конфигурация

Электроны образуют смысловые оболочки вокруг ядра. Они , как правило , в состоянии , но могут быть возбуждены за счет поглощения энергии от света ( фотонов ), магнитных полей или взаимодействия с сталкивающихся частиц ( как правило , ионы или другие электроны).

В модели Бора, переход электрона с п = 3 к оболочке п = 2 показано, где излучается фотон. Электронов из оболочки (п = 2) должны быть удалены заранее путем ионизации

Электроны , которые населяют оболочку , как говорят, в связанном состоянии . Энергия , необходимая для удаления электрона от его оболочки (принимая его до бесконечности) называется энергией связи . Любое количество энергии , поглощенное электрон сверх этой суммы преобразуется в кинетическую энергию в соответствии с сохранением энергии . Атом , как говорят, прошли процесс ионизации .

Если электрон поглощает количество энергии меньше , чем энергия, он будет переведен в возбужденное состояние . По истечении определенного времени, то электрон в возбужденном состоянии будет «прыгать» (совершить переход) в более низкое состояние. В нейтральном атоме, система будет излучать фотон разницу в энергии, так как энергия сохраняется.

Если внутренний электрон поглощается больше , чем энергия связи (так что атом ионизируется), затем еще внешний электрон может совершить переход , чтобы заполнить внутренние орбитали. В этом случае, видимый фотон или характеристический рентгеновский испускаются или явление , известное как эффект Оже может иметь место, где высвобождаемая энергия передается на другой связанный электрон, заставляя его идти в континуум. Эффект Оже позволяет умножить ионизации атома с одного фотона.

Есть довольно строгие правила отбора как для электронных конфигураций , которые могут быть достигнуты при возбуждении света - однако нет таких правил для возбуждения процессов столкновений.

История и события

Одним из первых шагов на пути к атомной физике было признание того, что материя состоит из атомов . Он образует часть текстов , написанных в шестом веке до н.э. до 2 - го века до н.э. , такие как те Демокрита или Вайшешика Сутре написано Kanad . Поздняя эта теория была развита в современном смысле основной единицы химического элемента британского химик и физик Джон Дальтон в 18 веке. На этой стадии, не ясно , что атомы , хотя они могут быть описаны и классифицированы по их свойствам (в массе). Изобретение периодической системы элементов по Менделееву было еще один большим шагом вперед.

Истинное начало атомной физики отмечено открытием спектральных линий и пытается описать явление, прежде всего со стороной Фраунгофером . Изучение этих линий привело к модели атома Бора и к рождению квантовой механики . Пытаясь объяснить атомные спектры была обнаружена совершенно новая математическая модель материи. Что касается атомов и их электронные оболочки были обеспокоены, не только сделали этот выход более полное описание, то есть атомная орбитальная модель , но она также представила новую теоретическую основу для химии ( квантовая химия ) и спектроскопии .

После Второй мировой войны , как теоретические , так и экспериментальные поля продвинулись в быстром темпе. Это может быть связано с прогрессом в вычислительной техники, что позволило более крупные и более сложные модели атомной структуры и связанных с ними процессов столкновений. Подобные технологические достижения в области ускорителей, детекторов, генерации магнитного поля и лазеров оказали значительную помощь экспериментальную работу.

Значительные атомные физики

Смотрите также

Рекомендации

Список используемой литературы

  • Bransden, BH; Joachain, CJ (2002). Физика атомов и молекул (2 - е изд.). Prentice Hall. ISBN  978-0-582-35692-4 .
  • Нога, CJ (2004). Атомная физика . Oxford University Press. ISBN  978-0-19-850696-6 .
  • Герцберг, Gerhard (1979) [1945]. Атомные спектры и строение атома . Нью - Йорк: Довер. ISBN  978-0-486-60115-1 .
  • Кондон, ЕС и Шортли, GH (1935). Теория атомных спектров . Cambridge University Press. ISBN  978-0-521-09209-8 .
  • Коуэн, Роберт Д. (1981). Теория атомной структуры и спектров . Калифорнийский университет Press. ISBN  978-0-520-03821-9 .
  • Линдгрен, И. & Morrison, J. (1986). Атомная теория многих тел (второе издание). Springer-Verlag. ISBN  978-0-387-16649-0 .

внешняя ссылка