А
79
∑
АБСОЛЮТ БЕЙТАРАП БӨЛШЕК – АЭРОСТАТИКА
116
117
трондар үшін
λ~10
–8
см,
яғни атомның сызықтық
ө л ш е м і м е н қ а р а й л а с .
Атомдағы электрондардың
байланысқан қозғалысы
( <О) тұрғын толқынға
ұқсас, оны
материалдық
нүктенің траектория бо-
йынша қозғалысы ретінде
емес, күрделі тербелмелі
үрдіс ретінде қарастыру керек. Шектеулі көлемдегі тұрғын толқындар үшін λ-ның
тек белгілі бір мәнінің болуы мүмкін; Бор атомының моделі үшін, атомдағы
электрон белгілі бір орбита бойынша қозғалады, бүтін санды λ (толқын ұзындығы)
салынатын дөңгелек орбита мүмкін болады. λ-ның белгілі мәніне р және -нің
белгілі бір мәндері сәйкес келеді.
Атомнан бөлініп шыққан электронның еркін қозғалысы шексіз көлемдегі
қума толқынның таралуына ұқсас, бұл үшін λ-ның кез келген мәндері мүмкін бо-
лады; мұның энергиясы квантталмайды және үздіксіз энергетикалық спектрлі
болады. Осындай үздіксіз энергия тізбегі иондалған атомдарға тән, яғни >0
болғанда.
∞
= 0 мәні атомдардың иондану шекарасына сәйкес болады, ал
∞
–
1
айырымы негізгі иондалу энергиясына тең
ион
(сутегі үшін
ион
= 13,6 эВ).
Атом ең жоғары энергиялы
і
деңгейден ең аз энергиялы деңгейге
k
квант-
тық ауысуы кезінде
і
–
k
энергияны сыртқа шығарады (таратады), кері ауысу
кезінде
осы энергияны жұтады. Кванттық ауысудың маңызды сипаттамасы 1
секундтағы ауысулар санын анықтайтын
ауысу ықтималдығы болып табылады.
Атомның сәуле шығару кезіндегі кванттық ауысуында (
k
→
і
ауысуда)
электрмагниттік сәуле жұтады немесе (
і
→
k
ауысуда) таратады (шығарады)
[мысалы көзге көрінетін сәулені, ультракүлгін сәулені, инфрақызыл сәулені, аса
жоғары жиілікті (микротолқынды) сәулелерді]. Атомдар электрмагниттік энер-
гияны
жарық
сәуленің
кванты –
і
–
k
=
hυ
қатынасына сәйкес белгілі
бір жиілікпен сипатталатын
фотондар түрінде жұтады
және шығарады (таратады),
(мұндағы hυ – фотонның
Ежелгі гректердің пайымдаулары бойынша атомдар
осындай болмақ
А
79
∑
АБСОЛЮТ БЕЙТАРАП БӨЛШЕК – АЭРОСТАТИКА
118
119
энергиясы), бұл – сәуле шығаруға байланысты микроүрдістерге арналған
энергияның сақталу заңы болып табылады.
Атом негізгі күйде фотондарды тек жұта алады, ал қозған күйде фотондарды
жұта да, шығара да алады.
Еркін атом негізгі күйде шексіз ұзақ уақыт бола
алады; оның қоздырылған күйде болу уақытының ұзақтығы – қоздырылған энер-
гия деңгейінде болатын бар «өмір сүру» уақыты шектеулі; атом фотон шығарып
әрі энергияның ең төменгі деңгейіне ауысып, қоздыру энергиясын өз еркімен
ішінара немесе түгелдей жоғалтады. Қоздырылған атомның өз еркімен ауысу
ықтималдығы қаншалықты ұзақ болса, «өмір сүру» уақыты соншалықты қысқа
болады (қоздырылған Н атомы үшін ~10
–8
секундқа тең).
Сәуле шығару және мүмкін болатын жиіліктер жиынтығы
атомның оптика-
лық спектрін; төменгі деңгейден жоғарғы деңгейге ауысу жиілігінің жиынты-
ғы –
жұту спектрін, жоғарғы деңгейден төменгі деңгейге ауысу-
шығару спектрін
анықтайды.
Сәуле шығарусыз өтетін кванттық ауысуларда атом өзімен соқтығысатын
(мысалы, газдарда) немесе ұзақ уақыт байланысқан (молекулаларда, сұйықтарда
және қатты денелерде) өзге бөлшектермен өзараәсерлескенде энергия бөліп шыға-
рады (береді) немесе жұтады (алады). Атомаралық газдарда соқтығысулар
аралығындағы уақытта атомдарды
еркін атомдар деп санауға болады; соқ-
тығысулар (соққы) кезінде атом энергияның өзге деңгейіне өте алады (серпімсіз
соқтығысу, серпімді соқтығысулар кезінде атомның тек кинетикалық энергиясы
ғана өзгеріске ұшырайды, ал ішкі энергиясы өзгеріссіз қалады). Еркін атомның
шапшаң қозғалатын электронмен соқтығысулары электрондық соққымен атомның
қоздырылуы – атом энергиясының деңгейін анықтайтын әдістердің бірі болып
табылады.
Атомның көпшілік қасиеттері және оның электрондары әлсіз байланысқан
сыртқы электрондық қабықшасының құрылымы мен сипаттамасы бойынша
анықталады. Электрондары едәуір берік байланысқан ішкері қабықшаларының
құрылымы тек атомдардың шапшаң қозғалатын бөлшектермен және жоғары энер-
гиялы фотондармен өзараәсерлесуі кезінде байқалады. Осындай өзараәсерлесу
атомның
рентгендік спектрлерін және бөлшектердің шашырауын айғақтайды.
Атомның массасы атомның механикалық қасиеттерін – оның импульсін, кине-
тикалық энергиясын түгелдей анықтайды. Атом ядросының механикалық және
онымен байланысты магниттік және электрлік моменттері бірқатар физикалық
аса дәл эффектілерге тәуелді (ядролық магниттік резонанс, ядролық квадруполді
резонанс, аса дәл құрылым т.б.).
