Излучение квазимолекул на примере столкновения атома и иона водорода




Библиографическая ссылка

Термином «квазимолекула» обозначается система из двух атомов, сближающихся и расходящихся в процессе столкновения.[1] В отличие от обычных молекул квазимолекулы не представляют собой устойчивых образований даже тогда, когда таковые существуют для данной пары атомов. Минимальное межъядерное расстояние – расстояние наибольшего сближения при столкновении – много меньше размеров обычных молекул. Оно может быть меньше размеров внутренних электронных оболочек, что позволяет говорить о «пределе слитых ядер» при описании квазимолекулы.[2]

Введение представлений о квазимолекулах, по Девдариани А.З.: «это понимание квазимолекулярных состояний и переходов основаных на адиабатическом принципе, согласно которому электроны движутся гораздо быстрее ядер и образуют орбитали, соответствующие неподвижным ядрам».[3] Чем глубже электронная оболочка, тем этот принцип выполняется лучше.

Особенностью квазимолекулы является непрерывное изменение межатомного расстояния в течение всего времени жизни, а с ним всех зависящих от расстояния величин – волновых функций, термов, скоростей распада, заселенности уровней [1]. Эта особенность, обусловили интенсивные экспериментальные исследования квазимолекулярных эффектов.

Рассмотрим случай, когда адиабатическое электронное состояние может спонтанно распадаться с испусканием фотона.

Главной характеристикой данного процесса является интенсивность излучения квазимолекул, т.е. «оптический переход между квазимолекулярными состояниями, которые формируются при столкновении атомных частиц».[4] Для нахождения интенсивности излучения необходимо знать квазимолекулярные уровни энергии начального и конечного состояний E, расщепление энергетических уровней , его производную и дипольный момент оптического перехода [2].

Для нахождения данных характеристик мы использовали модель потенциала малого радиуса, которая берет свое начало в работах Демкова Ю.Н. [3]. Модель потенциала нулевого радиуса относится к так называемым явно решаемым моделям, при использовании которых стационарное уравнение Шредингера допускает точное аналитическое решение. В последние годы метод начал широко применяться в физике наноструктур и для моделирования сложных процессов.[5]

Модель потенциалов малого радиуса применима в том случае, когда радиус действия сил много меньше других характерных размеров системы, и в частности, много меньше дебройлевской длины волны частицы.

Потенциал нулевого радиуса задается наложением на волновую функцию граничного условия вида:

, (1)

где - параметр, определяющий через начальную энергию термов.

Из условия удовлетворения граничным условиям мы можем найти квазимолекулярную энергию термов:

(2)

где , - энергия сродства к электрону, W[х], определенная в работе On the Lambert W function, – функция Ламберта, которая является решением уравнения вида:

, (3)

графически отображена на рисунке 1.[6]

Рисунок 1 – График действительных осей W-функции Ламберта

 

Эта функция сравнительно недавно появилась в арсенале специальных функций, но получила широкое применение в работах ученых и специалистов различных областей математики и физики. W-функции Ламберта позволяет упростить вычисление необходимых нам величин и найти численные значения в математических пакетах [3].

Расщепление квазимолекулярных уровней энергии выражается формулой описанной в работе Дедариани А.З. [4, 556]:

(4)

и равно:

(5)

Используя данные характеристики, мы можем получить аналитическую зависимость максимальной интенсивности излучения, которая рассчитывается по формуле:

(6)

где – адиабатическая энергия терма начального состояния,

(7)

вероятность излучения или коэффициент Энштейна, - частота излучения, где ;

(8)

положение кондоновской точки, т.е. расстояние при котором происходит переход в соответствии с принципом Франка-Кондона, g – статистический множитель равный 2 в нашем случае.[7]

Зависимость с точностью до коэффициента можно представить формулой:

. (9)

используемую в [4, 558].

Подставляя в формулу (9) адиабатическую энергию термов в виде:

, (10)

получим зависимость интенсивности от частоты при заданной температуре, отраженной на рисунке 3. Значения интенсивности даны в относительных единицах.

Рисунок 3 – Интенсивность излучения от частоты при заданной температуре

 

Проанализировав полученные результаты, можно сказать, что интенсивность излучения имеет максимум вблизи точки с энергией, при которой происходит выход термов в сплошной спектр, т.е. состояние становиться не устойчивым по отношению к испусканию электрона. Делая сравнения с методом описанном в [5], можно сделать вывод, что данная система отвечает всем требованиям теории столкновений.

 

 

1. Козлов С. А., Самарцев В. В., Макаров К. К., Матвеев С. Н. Основы фемтосекундной оптики. М.: Физматлит, 2009. 292 с.

2. Дадонова А. В. Излучение при столкновении и H // Вестник студенческого научного общества РГПУ им. А.И. Герцена: сборник лучших научных работ студентов. СПб., 2011. Вып. 13. С. 10-13.

3. Демков Ю. Н., Островский В. Н. Метод потенциалов нулевого радиуса в атомной физике. С-Пб.: ЛГУ, 1975. С. 124.

4. Девдариани А. З. // Опт.спектр. 1999. № 6, т. 866. С. 954-959.

5. Сизых А. Г., Герасимова М. А. Оптическая спектроскопия. Режим доступа: (https://library.krasu.ru/ft/ft/_umkd/127/u_course.pdf), доступ свободный.


Задания 4

1. Университетская библиотека онлайн

2. Kerry, Trevor

3. Кононова, Светлана Викторовна.

Становление и развитие государственной системы подготовки научных кадров через аспирантуру в России: 1918-2004: диссертация... кандидата педагогических наук: 13.00.01. - Невинномысск, 2005. - 281 с.

Культура. Наука. Просвещение - Наука. Научно-исследовательская работа - Учёные. Научные работники - Российская Федерация - Подготовка научных работников - Аспирантура

Общая педагогика, история педагогики и образования

Хранение: 61 05-13/1550;

4. https://elibrary.ru/item.asp?id=14865366

5. 0.632 или 0.526(без самоцитирования)

6. Вопросы психологии https://elibrary.ru/title_about.asp?id=7712

 


[1]Демков Ю. Н., Островский В. Н. Метод потенциалов нулевого радиуса в атомной физике. С-Пб.: ЛГУ, 1975. 240 с.

[2] Девдариани А. З. Излучение квазимолекул // Опт.спектр. 1999. № 6, т. 866. С. 954-959.

[3] Там же. С. 128.

[4] Отрицательные ионы. М.: Атомиздат, 1978. С. 66.

[5] URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=18892902

[6] R. M. Corless, G. H. Gonnet, D. E. G. Hare, D. J. Jerey, D. E. Knuth // Advances in Computational Mathematics. – 1996. – №5. – P. 329.

[7] Смирнов Б. М. Отрицательные ионы. С. 76.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-07-03 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: