Chương 5 Những ảnh hưởng bên ngoài lên nguyên tử bức xạ

CHƯƠNG 5: NHỮNG ẢNH HƯỞNG BÊN NGOÀI LÊN NGUYÊN TỬ BỨC XẠ §1... BỨC XẠ TỰ PHÁT VÀ BỨC XẠ CƯỠNG BỨC HAY BỨC XẠ CẢM ỨNG 1.. Bức xạ tự phát h ν E1 E2 Sự phát xạ Nguyên tử khi đã hấp thụ nă

CHƯƠNG 5:

NHỮNG ẢNH HƯỞNG BÊN NGOÀI

LÊN NGUYÊN TỬ BỨC XẠ

§1 ĐỘ RỘNG CỦA MỨC NĂNG LƯỢNG VÀ

VẠCH QUANG PHỔ

Mức năng lượng:

h ν = E − E

2

k k

E

E ± ∆

2

i i

E

E ± ∆

h

 ±  − ± 

+ ∆ =

Độ rộng mức năng lượng và vạch phổ

E1

E2

E3

En En > 0 0

∆ Ei

∆ Ek

E1

E2

E3

E∞

En > 0

E4

Suy ra

Độ rộng tần số

2

k i

h

ν ±∆ ± ∆

∆ =

k i

∆ = ∆ = ∆

E h ν

∆ = ∆

E t h

∆ ∆ ≥

phù hợp với hệ thức bất định Haisenbéc:

§2 BỨC XẠ TỰ PHÁT VÀ BỨC XẠ CƯỠNG BỨC (HAY BỨC XẠ CẢM ỨNG)

1 Sự hấp thụ photon

h ν = E − E hν

E1

E2

Sự hấp thụ

2 Bức xạ tự phát

h ν

E1

E2

Sự phát xạ

Nguyên tử khi đã hấp thụ năng lượng, bị kích thích, sau

khoảng thời gian cỡ 10-8 s thì

phát xạ photon

3 Bức xạ cảm ứng

E 1

E 2

E 2

E 1

h ν

h ν

Bức xạ cảm ứng

h ν

đang ở trạng thái

kích thích chịu tác

động của photon hν

từ bên ngoài, nguyên

tử sẽ chuyển sang

trạng thái có năng

nhưng bây giờ bức

xạ 2 photon hν

Rubi là tinh thể Al2O3 có pha iôn Crôm Cr+++

Phân bố Boltzman

E1

E2

E2

E1

Sự đảo lộn mật độ nguyên tử

k B

E

k T k

n = Ce−

2 1

2 1

B

E E

k T

n

e n

−

−

=

Khuếch đại các bức xạ cảm ứng tạo

ra chùm tia Laser

Sự đảo lộn mật

độ nguyên tử

2 > 1

n n

§3 NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY

PHÁT LASER

Sơ đồ cấu tạo

của Laser Rubi

Đèn Xenon Rubi

Laser Phản xạ

Sơ đồ máy phát Laser

G2

G1

C

Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation: khuếch đại ánh sáng bằng bức xạ cưỡng bức

E1 lên mức E3: 10-8 s

mức giả bền

E2: 10 -3 s

Sơ đồ 3 mức năng lượng của Rubi pha Cr +++

E1

E2

E3

En

10 -8 s

10 -3 s

h ν

λ = 6943 A0

§4 HIỆU ỨNG DIMAN THƯỜNG

Nguyên nhân: tương

tác giữa mômen từ

của các êlectrôn trong

nguyên tử:

y

z

Sơ đồ thí nghiệm Di man

2 e

e

L m

Trong từ trường, vạch quang phổ do nguyên tử

bức xạ bị tách thành 3 vạch

với từ trường nam châm

E µ B µ Bcos α

∆ = − r r = −

z

E µ B

∆ = −

0

µ = − µ

0, 1, 2, ,

Mặt khác ta có:

0

E m B µ

∆ =

m = +1

m = 0

m = 0

m = 1, 0, +1

ℓ = 1

ℓ = 0 m = 0

h ν 0

ν 0

ν0- ∆ν ν0 ν0+ ∆ν

m =-1

1 1 1 0

E′ = E + m µ B

E′ = E + m µ B

0

0 0

B

B m

h

µ ν

= + ∆

Tần số tương ứng với chuyển mức 1 và 2 bằng:

Điều kiện lọc lựa ∆m = 0, ± 1

• Khi quan sát theo phương vuông góc

với từ trường người ta quan sát đầy đủ 3 vạch thành phần bị tách ra

• Quan sát theo phương song song với phương của từ trường thì chỉ quan sát

thấy 2 vạch

§5 HIỆU ỨNG STARK

Các vạch quang phổ

2

R

n

ν =   −  ÷

Sự tách vạch quang phổ nguyên tử khi đặt vào trong điện trường

Năng lượng tương tác của lưỡng cực điện của electron với điện trường:

( e )

∆ = −

e

p = ε α E

2 0

2

E

E ε α

∆ =

α là độ phân cực của nguyên tử Kết quả giá trị năng lượng phụ bổ sung cho nguyên tử bằng:

Trong đó: ε0 là hằng số điện