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. ĐỘ RỘNG CỦA MỨC NĂNG LƯỢNG VÀ
VẠCH QUANG PHỔ
Mức năng lượng:
k i
h E E
ν
= −
2
k
k
E
E
∆
±
2
i
i
E
E
∆
±
2 2
k i
k i
E E
E E
h

ν ν
∆ ∆
   
± − ±
 ÷  ÷
   
+ ∆ =

Độ rộng mức năng lượng và vạch phổ
E
1
E
2
E
3
E
n
E
n
> 0
0
∆E
i
∆E
k
E
1
E
2
E

3
E
∞
E
n
> 0
E
4

Suy ra
Độ rộng tần số
2
k i
E E
h
ν
±∆ ± ∆
∆ =
k i
E E E
∆ = ∆ = ∆
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
2 1
h E E
ν
= −
hν
E
1
E
2
Sự hấp thụ
2. Bức xạ tự phát
hν
E
1
E
2
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
hν
hν
Bức xạ cảm ứng
hν
Nguyên tử
đang ở trạng thái
kích thích chịu tác
động của photon hν
từ bên ngoài, nguyên
tử sẽ chuyển sang
trạng thái có năng
lượng thấp hơn
nhưng bây giờ bức
xạ 2 photon hν
Rubi là tinh thể Al
2
O
3
có
pha iôn Crôm
Cr
+++


Phân bố Boltzman
E

1
E
2
E
2
E
1
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
G
2
G
1
C
Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation:
khuếch đại ánh sáng bằng bức xạ cưỡng bức

E
1
lên mức E
3
: 10
-8

s
mức giả bền
E
2
: 10
-3
s
Sơ đồ 3 mức năng lượng của Rubi pha Cr
+++

E
1
E
2
E
3
E
n
10
-8
s
10
-3
s
hν
λ = 6943 A
0

§4. HIỆU ỨNG DIMAN THƯỜNG
Nguyên nhân: tương

tác giữa mômen từ
của các êlectrôn trong
nguyên tử:
N
S
y
z
Sơ đồ thí nghiệm Di man
2
e
e
L
m
µ
= −
r
r
Trong từ trường, vạch quang phổ do nguyên tử
bức xạ bị tách thành 3 vạch
với từ trường nam châm

.E B Bcos
µ µ α
∆ = − = −
r
r
z
E B
µ
∆ = −

0z
m
µ µ
= −
0, 1, 2, ,m l
= ± ± … ±
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
hν
0
ν
0
ν
0
-∆ν
ν
0
+∆ν
ν
0

m =-1

1 1 1 0
E E m B
µ
′
= +
2 2 2 0
E E m B
µ
′
= +
2 1 2 1 2 1
0
0
0
( )

E E E E m m
B
h h h
B
m
h
ν µ
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 2
1 1
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 E∆ = −

0e
p E
ε α
=
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: ε
0
là hằng số điện