Lektsia_3_4_Atom_H

11

ния для некоторых волновых функций атома водорода приведены в табл-це.

сюда видно, что энергия - 2,18×10−18 Дж (или -13,56 эВ), отвечающая n=1, есть наиболее низкое возможное значение энергии атома водорода. Соответствующее энергетическое состояние называется основным. Другие, более высокие по энергии состояния (им отвечают значения n = 2, 3, 4,…), называются возбужденными. Легко убедиться, что разности энергии возбужденных уровней достаточно малы: E < 10-20 Дж при n>10 и при возбуждении атома в состояния с большими значениями n разность энергий соседних уровней стремится к нулю.

Траекторию движения электрона можно представить как сильно вытянутый эллипс, степень вытянутости которого определяется максимально возможным значением углового момен-

та l. При n →∞ дискретный энергетический спектр атома водорода плавно переходит в непре-

рывный с Е ≥ 0, а эллиптическая траектория движения трансформируется в гиперболическую. Состояние электрона становится несвязанным с ядром; другими словами, он отрывается от ядра. Наименьшая энергия, которую нужно сообщить атому извне, чтобы удалить электрон, соответствует Е=0; эта энергия называется первым потенциалом ионизации. Для атома водорода эта величина как раз и равна 13.56 эВ; если атом находится в одном из возбужденных состояний, то энергия его ионизации меньше.

12

Ионизация атома происходит с поглощением энергии. Возможен и обратный процесс - захват электрона, который обычно сопровождается выделением энергии.

Переходы между электронными уровнями в атоме водорода, связанные с поглощением или испусканием квантов электромагнитного излучения, в атоме водорода не ограничиваются никакими правилами отбора, все переходы разрешены. Энергия перехода определяется часто-

той излучения ω и зависит от разности энергий уровней следующим образом:

Здесь nk и nr - любые целые числа, соответствующие начальному и конечному состояниям. Ве-

зуется в электронной спектроскопии. По значению квантового числа k различают серии электронных переходов Лаймана (k =1), Бальмера (k =2), Пашена (k =3), Брэккета, Пфунда, Хэмпфри и т.д.