54. Изучение возбужденных атомов

Итак, кроме основного состояния атомы могут находится в возбужденном состоянии. Нижние возбужденные состояния атомов можно разделить на две группы: метастабильные и резонансно-возбужденные. Из резонансно-возбужденных состояний атомов возможен излучательный переход в основное состояние с испусканием дипольного фотона, т. е. излучательное время жизни резонансно-возбужденных атомов невелико. Для метастабильных состояний атомов излучательный переход в нижние состояния запрещен, т. е. они обладают большим временем жизни по отношению к излучению. Соответственно, метастабильные атомы могут накапливаться в относительно большом количестве в возбужденном газе. Резонансно-возбужденные состояния атомов создают излучение тонкого слоя возбужденного газа на наиболее сильных линиях. Эти особенности определяют поведение возбужденных атомов в газе и плазме и их влияние на свойства газа и плазмы, а также на процессы, протекающие в этих системах.

Отметим, что деление нижних возбужденных состояний на метастабильные и резонансно-возбужденные условно. Запрет на излучательный распад метастабильного состояния атома снимается за счет различного рода взаимодействий, и излучательное время жизни состояния определяется эффективностью этих взаимодействий (например излучение метастабильного атома в момент столкновения, связанный с тем, что квазимолекула, составленная из сталкивающихся атомов в метастабильном и основном состояниях, может перейти в более низкое состояние в результате дипольного излучения), которая может зависеть не только от состояния валентных электронов, но и от наличия внутренних оболочек. Поэтому выделение метастабильных и резонансно-возбужденных состояний атомов удобно проводить по излучательному времени жизни этих состояний. Излучательные времена жизни возбужденных состояний этих двух типов различаются на несколько порядков. Например метастабильное состояние Не(21 S0) живет 0,02 сек. ,а рез.-возбужденное Не(31 P2) 1,7*10-9 сек. Метастабильные атомы, обладая относительно большим временем жизни в газе или плазме, гибнут либо при столкновении с атомными частицами газа или плазмы, либо на поверхности, которая ограничивает объем занимаемый газом или плазмой.

Возбужденные состояния возникают в плазме в результате столкновения электронов с атомами.

55 Дифракция электронов и корпускулярно-волновой дуализм

Дифракция электронов — процесс рассеяния электронов на совокупности частиц вещества, при котором электрон проявляет волновые свойства. Данное явление называется корпускулярно-волновым дуализмом, в том смысле, что частица вещества(в данном случае взаимодействующие электроны) может быть описана, как волна.

При выполнении некоторых условий, пропуская пучок электронов через материал можно зафиксировать дифракционную картину, соответствующую структуре материала. Поэтому процесс дифракции электронов получил широкое применение в аналитических исследованиях различных материалов. Методы изучения строения вещества, основанные на рассеянии ускоренных электронов на исследуемом образце иногда называют электронографией. Электронография схожа с рентгеноструктурным анализом и нейтронографией.