Kvant oʻtishlar

Kvant oʻtishlar — kvant sistemalar (atomlar, molekulalar va boshqalar) ning bir holatdan ikkinchisiga oʻz-oʻzidan (spontan) yoki tashqi taʼsirlar natijasida majburiy oʻtishi.

Kvant mexanikasida atomdagi elektronni bir sathdan boshqa sathga oʻtishini chegaralovchi tanlash qoidasi bor. Bu qoidaga koʻra yadroning markaziy-simmetrik maydonida elektronning ixtiyoriy oʻtishlari amalga oshmaydi. Atomda orbital kvant sonlari faqatgina bir-birlikka oʻzgaradigan, yaʼni $\Delta l=1$ boʻladigan oʻtishlargina amalga oshadi.

Vodorod nurlanish spektridagi Layman seriyasi $np\rightarrow 1s$ (n=2,3,…) oʻtishlarga, Balmer seriyasi esa $np\rightarrow 2s$, $ns\rightarrow 2p$, $nd\rightarrow 2p$ (n=3,4,….) oʻtishlarga mos keladi. Elektronni asosiy holatdan qoʻzgʻalgan holatga oʻtishi atomning energiyasini ortishi bilan, yaʼni uni foton yutishi bilan bogʻliq. Vodorodning yutilish spektrida faqat Layman seriyasi kuzatiladi, u atomni asosiy holatdan turli energiyali qoʻzgʻalgan holatlarga oʻtishini koʻrsatuvchi kvant oʻtishlarga mos keladi.

Vodorodsimon atomlarning energetik sathi vodorod energiya sathidan $Z^{2}$ marta farq qilib, ular uchun Balmer formulasi

$\nu =Z^{2}R\left({\dfrac {1}{n^{2}}}-{\dfrac {1}{m^{2}}}\right)$

koʻrinishda ifodalanadi. Bunda $Z$ — atomning Mendeleyev davriy sistemasidagi tartib raqami. Yuqoridagi formuladan koʻrinadiki, vodorodsimon atomlarning spektri qisqa to`lqin uzunlik tomon siljigan boʻladi. Masalan, $Z>10$ boʻlganidayoq birinchi spektral seriyaning toʻlqin uzunligi rentgen nurlanishi toʻlqin uzunligi diapazonida boʻladi. Og`ir ionlarning nurlanish energiyasi esa 100 keV atrofidadir. Lekin $n$ ning katta qiymatlarida ogʻir ionlardan ham koʻzga koʻrinuvchi va infraqizil sohaga mos keluvchi spektral chiziqlar ham qayd qilinadi.

Ishqoriy metallarning spektri vodorod spektriga oʻxshash boʻladi. Chunki, ularning ham tashqi elektron qobigʻida bittadan elektroni bor. Lekin bu tashqi elektronning energiya sathi vodorodnikiga qaraganda ancha yuqori joylashgan, u quyiroq energetik sathlarga oʻta olmaydi. Chunki, bunga Pauli prinsipi yoʻl qoʻymaydi. Masalan, Na da ($Z=11$) $1s$, $2s$, $2p$ holatlar elektron bilan toʻla boʻladi, uning tashqi elektronining asosiy holati $3s$ energetik sathdir. Natriy atomi qoʻzgʻatilganda bu elektron $3p$, $3d$, $4s$, $4p$, $4d$ va boshqa holatlarga oʻtishi mumkin. Natriyning nurlanish spektri quyidagi formulaga aniq mos tushadi:

$\nu =R\left({\dfrac {1}{(n_{1}-a_{l1})^{2}}}-{\dfrac {1}{n_{2}-a_{l2})^{2}}}\right)$

bu yerda $n=3,\ 4,\ldots ,\ n_{2}=n_{1}+1,\ n_{1}+2,\ldots$ qiymatlarni oladi. Formuladagi $a_{l}$ tuzatma $s$ holat uchun 1.35 ga teng. Boshqa holatlarda u nolga yaqinlashadi.

Tashqi elektron qobig`ida bir nechta elektroni boʻlgan atomlarning spektri murakkab va turli xildir. Bunday atomlar valent elektronlarining energiyasi ham vodorod atomi elektron energiyasiga yaqin boʻlib, u elektronning yadrodan qanchalik masofada joylashishiga bogʻliq. Turli elementlarning tashqi elektronlarining energiya sathlari bir necha eV atrofida. Shuning uchun, murakkab atomlarning nurlanish va nur yutish spektri ham infraqizil yoki koʻzga koʻrinuvchi sohasida joylashgan va elementning tartib raqami bilan bogʻlanishi ancha murakkabdir.

Atomlar birikib moleklalar va kristallar hosil qilganda ularning tashqi elektron qobiqlarida murakkab oʻzgarishlar yuz beradi. Shuning uchun molekulalar va kristallarning spektrlari atomlarnikidan farq qiladi.

Shuningdek qarang

Eynshteyn koeffitsiyentlari

Atomlarning nurlanish spektri

Manbalar

1. O.Svelto, Principles of lasers, 2010
2. Jaeger, Gregg (1 May 1998). „The Ehrenfest Classification of Phase Transitions: Introduction and Evolution“. Archive for History of Exact Sciences.
3. Razeghi, Manijeh (2009). „High-Performance InP-Based Mid-IR Quantum Cascade Lasers“. IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics.
4. Walther, C.; Fischer, M.; Scalari, G.; Terazzi, R.; Hoyler, N.; Faist J. (2007). „Quantum cascade lasers operating from 1.2 to 1.6 THz“. Applied Physics Letters