Записките се преместени на нов сайт!

 Назад   Теми   Съдържание   Конспект  Курс   Напред 

Енергетични нива на взаимодействащи системи от частици

Нека да представим още някой закономерности, открити от квантовата механика, свързани с енергетичните нива на системи от елементарни частици.

Вече споменахме, че в някои системи съществуват изродени квантови състояния, това са състояния с една и съща стойност на енергията, но различими, например, по стойностите на квантовите числа, които ги характеризират. Когато система с изродени състояния бъде поставена във външно електрично или магнитно поле изроденото състояние се разцепва, т.е. енергиите на различните квантови състояния стават различни. Големината на възникващата разлика между енергиите на изродените преди това състояния зависи от интензитета на външното поле. Извода е, че постоянно външно въздействие върху една система, каквото е например външното поле, води до изменение на енергетичните нива на системата, и в частност до възникване нови енергетични нива поради разцепването на изродени състояния.

Когато две системи от елементарни частици взаимодействат помежду си и образуват нова по-голяма система, действието на всяка от системите върху другата може да се разглежда като постоянно външно въздействие с подобни на посочените последици - изменение на енергетичните нива на всяка от системите и възникване на нови нива. Енергията на новата система в дадено състояние е равна на сумата от енергиите на двете системи, следователно, позволените стойности на енергията за новата система са всички възможни суми от позволена стойност на едната система с позволена стойност на другата система. Очевидно така позволените стойности на новата система стават многократно повече от позволените стойности на всяка от системите поотделно. Виждаме, че при обединяване на системи от елементарни частици в по-големи системи многократно се увеличава броя на енергетичните нива на образуващите се системи.

Когато съседните енергетични нива на една система сe различават едно от друго с крайни интервали се казва, че системата има дискретен или линеен енергетичен спектър. Когато енергетичните нива са разположени произволно близко едно до друго в някакъв интервал от стойности се казва, че системата има непрекъснат енергетичен спектър. Като правило непрекъснат енергетичен спектър имат частици, движението на които не е ограничено, а дискретен - частиците, движението на които е ограничено в някаква част на пространството. Когато имаме система от голям брой взаимодействащи елементарни частици, въпреки, че движението им може да е ограничено в някаква част от пространството и спектъра на системата да е по същество дискретен, поради големия брой на частиците, енергетичните нива на такава система могат да са толкова много и така близко разположени в някои интервали, че да изглеждат практически като непрекъснат спектър. Казва се, че в такива интервали има енергетични зони от позволени енергетични нива.

Така описаните закономерности се проявяват в енергетичните спектри на атомите, молекулите, кристалите и т.н. Енергетичните спектри на изолирани атоми са дискретни, защото всеки атом се състои от сравнително малък брой, частици - ядро и до няколко десетки електрона. При обединяването на атоми в молекула броят на разрешените стойности на енергията на молекулата става многократно по-голям и спектъра на молекулата се превръща в непрекъснат. Нещо повече, спектъра на молекулата се определя не само от състоянието на електроните в атомите, от които се състои молекулата, но и от енергията на взаимното движение на атомите един спрямо друг. Атомите могат да трептят един спрямо друг. Позволените енергии на трептенето на атомите се наричат вибрационни нива. Молекулата може да извършва въртеливо движение, което води до възникване на други енергетични нива, които се наричат ротационни нива.

Както знаем енергията на една система се променя при взаимодействие на тази система с външни тела. Енергията на една система от елементарни частици може да се променя само скокообразно от едно позволено състояние от нейния спектър в друго такова. Ето защо енергетичният спектър на системата определя какви външни въздействия върху нея биха променили нейното състояние, т.е. в какви взаимодействия тя може да участва и каква активност ще прояви. Затова е важно да се изследват и познават енергетичните спактри на атомите, молекулите или други системи от елементарни частици. Опитното изследване на енергетичните спектри на атомите и молекулите се осъщесвява чрез наблюдаване на това как те поглъщат или как излъчват електромагнитно лъчение. Връзката между енергетичните нива на атомите и молекулите и излъчването и поглъщането на електромагнитно лъчение ще разгледаме в дял Оптика.


 Назад   Теми   Съдържание   Конспект  Курс   Напред 

Copyright© Ваньо Георгиев, 2005 г. Въпроси и коментари пишете тук.
physics-bg.org