能级与能谱
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发布时间：2022-05-11 23:13
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时间：2023-10-24 19:05
1.原子的能级
束缚电子绕核运动具有一定轨道,这些轨道是不连续的。在每一个可能轨道上的电子也都具有一定能量。因此电子在各个可能轨道上所具有的能量也是不连续的,我们称这些不连续的能量数值为原子的能级。
原子的能级通常用电子伏特(eV)来表示。1eV等于一个电子经过电位差为1V的电场所做的功。
1电子伏特(eV)=1.602×10－12尔格
1千电子伏特(keV)=103电子伏特(eV)
1兆电子伏特(MeV)=106电子伏特(eV)
处于稳定状态的原子不放出能量。当原子处在激发状态时,电子是不稳定的。当电子由
远离原子核的较高能级(例如WL)跃迁到靠近原子核的较低能级(例如WK)时,相应的能量将发生变化,ΔW=WL－WK,以发射光子的形式将能量释放出来(图1-3)。有
ΔW=hν=WL－WK
式中：h——普朗克常数,等于6.6261×10－34J·s；
ν——光子的频率；
hν——光子的能量。
图1-3 电子发射光子示意图
将某种原子发射的各种频率的光子按波长排列起来(即按能量排列),便构成了该种原子的发射光谱。原子的光谱也即原子的能谱。由于不同核素的原子具有不同的能级,因此,每种核素的原子只能发出某些特定波长的谱线,所以每种核素都有各自独特的原子光谱。
2.核能级
组成原子核的中子和质子,也是在运动变化之中。运动状态不同,相应的能量状态也不同。因此,原子核如同原子一样有不同的能级。原子核中能量的分布也是一级一级的,或者说原子核能够处在各种激发状态中。一个原子核最低的能量状态叫“基态”,比基态高的能量状态称为“激发态”。形象地表示如图1-4所示。
图1-4 核能级示意图
如果原子核的运动状态处在激发态的某个能级上,这种状态是不稳定的,它往往通过放出光子从激发态回到基态。这和原子中的电子从能级较高的激发状态跃迁到能级较低的状态时放出光子的情况十分相似。但核能级变化放出的光子,波长很短,能量很大,在核物理中把这种光子称为γ光子或γ射线。某种原子核放出各种能量γ光子的集合,便是该种核的γ能谱,这是放射性物探中要经常利用的。
