1626435914-6d29faf22cc9ba3862ba4ac645c31438 (844347), страница 80
Текст из файла (страница 80)
Схемы уровней и переходов для различных инертных газов очень схожи между собой и отличаются в основном лишь уменьшением масштаба при переходе от [к)е к Аг, от Аг к Кг и от Кг к Хе. Отметим, что в видимой области для неона характерно наличие интенсивных линий в красной области спектра (которые у аргона лежат в инфракрасной области), а для аргона — в синей области спектра (которые у неона лежат уже в ультрафиолетовой области). Это используется в неоновых и аргоновых газоразрядных трубках, применяемых в осветительной технике, преимущественно для светящихся рекламных надписей, красных и синих. В соответствии с наличием у остова атомов инертных газов, т.
е. у однократно заряженных ионов, дублетного терма ар~аР', состоящего из двух уровней 'Р' уровень со значениями Ун = 3/2 и У =,Ун+ '/г = 2, возникающий из уровня Р' /2 остова при добавлении электрона 5г[. В качестве примера на рис.
11.10 приведено расположение уровней для конфигурации Зр 4р арсена. Все уровни групцируются в пары цо значениям У'. Исключение составляют уровни с,/н = '/ь для которых уровни с .У = О и .У = 1 лежат весьма далеко друг от друга. Аналогичная картина наблюдается и для других конфигураций. 8 11.6.
Запрещенные линии в спектрах туманностей и солнечной короны 317 и Р;/, граница ионизации является двойной. Часть возбужденных уровней сходится г ° '/г' к границе пр Р;, часть уровней — к границе пр Р;/, лежащей выше на вели- 52 52 /2 2' чину дублетного расщепления (11.6). Смегценные уровни, лежащие выше второй границы, наблюдать не удается, что несомненно связано с большой вероятностью автоионизации. Отнесение уровней к определенной границе сразу вытекает из схемы связи (д,1) и является тривиальным. Уровни с исходными уровнями иона пр5'Р; З/2 и прз Р' сходятся к соответствующим границам.
1/2 Между границами нон нзацнн наблюдаются дискретные уровни, дпя которых исходным нвпяется уровень нр 5 2Р;, (,У' = '/2), что понятно, так как безызпучательныс переходы с нз- /2 мененнем з мапопероятны, а континуум выше границы нрз'Р;,, но ниже границы нр' 'Р; з/2' Уг обусловлен только первой границей с з' = з/2 (ср. 8 !0.5, с. 299) н поэтому автононнзацня не имеет места прн,у' = '/г.
Спектрами, аналогичными спектрам атомов инертных газов, но еше более трудно возбудимыми, обладают изоэлектронные с ними ионы. Для изозлектронного ряда, начинающегося с !ь!е 1, они известны до Со ХУП1, а для ряда, начинающегося с Аг 1, — до Ре 1Х. Расположеиие возбужденных уровней всех этих ионов соответствует схеме связи (.7, !). й 11.6. Запрещенные линии в спектрах туманностей и солнечной короны Для спектров атомов и ионов с заполняюшимися р-оболочками значительный интерес представляют так называемые запрещенные линии, соответствующие переходам, запрещенным двя обычного дипольного излучения (см, с.! 14).
Значительное число спектральных линий, наблюдаемых в спектрах астрономических обьектов, долгое время не могли приписать известным элементам; они оказались запрещенными линиями, принадлежащими хорошо знакомым элементам и получающимся при переходах между глубокими уровнями ионов с нормальными конфигурациями типа 2р и Зр . Такими загадочными линиями являлись в течение десятков лет яркие ь к линии в спектрах газовых (планетарных) туманностей ~, которые приписывались гипотетическому элементу «небулию», и в спектре солнечной короны, приписываемые гипотетическому элементу «коронию». Как мы видели выше (см. $ 4.7, формула (4.154)), при квадрупольном и магнитном дипольном излучениях переходы происходят между уровнями одинаковой четности; таким образом, оказываются возможными перехолы между уровнями одной конфигурации и, в частности, между уровнями одного и того же мультиплетного герма, Правила отбора для л в случае магнитного дипольного излучения те же, что и для обычного электрического дипольного излучения, т.
е. 2д,7 = О, ш!, а для квадрупольного излучения Ы = О, ш!, ж2 (см. (4.156) и (4.! 58)). Приближенное правило запрета здЯ = О, запрещающее интеркомбинационные переходы, сохраняется; по мере нарушения этого запрета такие переходы становятся возможными. Наиболее важные запрещенные переходы, оказывающиеся возможными между уровнями конфигураций типа р, показаны на рис. 1!.11. Переходы, обозначенные я 5! ! Туманностей, состояшнх нз разреженных газовых масс н дяюшнх спектры нспускзння нз отдельных линий.
Глава 11. Спектры атомов с р-оболочками 318 Р' ~« з з 1 зг Р' г Р ззг г Р'ив Р 5« -т —— з 1уг г з'гл г гэ зг г О ззг з г 'Р, 'Р о Рг 5 ззг Рис. 11.11. Оажнейцзнв запрещенные переходы дпя конфигураций типа р» сплошными линиями, возможны как для магнитного дипольного, так и для квадрупольного излучений; переходы, обозначенные пунктирными линиями, возможны только для квадрупольного излучения. Вероятности запрещенных переходов очень малы и имеют, согласно самой 1 грубой оценке, порядок 1 с ', таким образом, время жизни т = — возбужденных А состояний порядка секунды. Для магнитного дипольного излучения эти вероятности несколько больше, доходя до ! 0 с, дпя квадрупольного излучения — несколько г меньше (см. оценки в 84.4). Для интеркомбинационных переходов вероятности соответственно еще меньше на несколько порядков.
В обычных лабораторных условиях при наблюдении атомных спектров запрещенные линии не появляются, так как благодаря значительному числу столкновений (при давлении 1 мм и обычной температуре имеющему порядок 1О столкновений в секунду) возбужденные атомы успевают отдать свою энергию за счет ударов второго рода; при увеличении разрежения остаются столкновения со стенками сосуда. Лишь в чрезвычайно разреженном газе при отсутствии стенок время между столкновениями становится порядка времени жизни возбужденных состояний или больше этого времени, и запрещенные переходы могут осуществляться. Такие условия имеются в газовых туманностях и в солнечной короне, а также в очень высоких слоях земной атмосферы. Многие запрещенные линии удается наблюдать и в лаборатории, если создать специальные условия, при которых метастабильные атомы длительное время сохраняют свою энергию возбуждения.
Такие условия могут быть осуществлены в электрическом разряде при малых концентрациях атомов исследуемого газа в смеси этих атомов с атомами другого газа, обычно инертного, с высокими потенциалами возбуждения (что уменьшает вероятность дезактивации метастабильных атомов при столкновениях и увеличивает вероятность их возбуждения). Загадка линий «небулия» была разрешена в 1928 г. Вауэном [224!. Наиболее интенсивные линии «небулия» 5007А и 4959А, обозначаемые обычно как ззГз и гзГг, оказались принадлежащими дважды ионизованному кислороду О Н1 с нормальной конфигурацией2аг 2р и возникают при переходах Ь~ — зРг и Ьг — зРз.
Наблюдается также и линия, соответствующая переходу Яа — 2зг. В табл. 11.6 приведены данные ! з для наиболее интенсивных запрещенных линий туманностей. Вероятности переходов для линий Юз и ггГг, являющихся интеркомбинационными, очень малы и составляют 0,018 с ' и 0,06 с, что соответствует времени жизни 1 состояния 2р' 'Рг О 1И, равному = 42 с. Однако благодаря очень малой 0,018+ 0,006 8 11.6.
Запрещенные линии в спекпграх тумапносгпей и солнечной короны 319 Зйблияа 11.6 Наиболее интенсивные запрещенные линии туманностей плотности в туманностях и малой энергии возбуждения (2,51 эВ) эти линии очень интенсивны. Изучение запрещенных линий в спектрах туманностей позволяет сделать ряд конкретных заключений о физическом состоянии вещества в туманностях (см. [151[, с. 417). Отметим, что ряд запрещенных линий кислорода, особенно нейтрального атома кислорода О 1, наблюдается в спектре полярных сияний. Появление этих линий обусловлено возбуждением атомов кислорода в сильно разреженных верхних слоях атмосферы (на высоте в несколько сотен километров) под действием корпускулярного излучения Солнца. Самая интенсивная линия 5 577 А в спектре полярных сияний, наблюдаемая также в спектре свечения ночного неба, соответствует переходу ~Яо — ~27т для О 1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
