Атомска физика

Атомската физика е област на физиката која ги проучува атомите како изолиран систем од електрони и атомско јадро. Таа првенствено се занимава со распоредот на електорните околу јадрото и процесите со кои овие позиции се менуваат.Имено се состои од јони , неутрални атоми и , освен ако не е поинаку наведено , може да се претпостави дека терминот атом вклучува јони.

Терминот атомска физика може да биде поврзан со јадрената енергија и јадрено оружје, поради синонимната употреба на атомска и јадрена во англискиот стандарден јазик . Физичарите прават разлика помеѓу атомската физика — која се занимава со атомот како систем кој се состои од јадро и електрони и јадрената физика, кoја се занимава само со атомското јадро .

Како и со многу научни полиња , строгото разграничување може да биде високо измислено и атомска физика често се разгледува во поширокиот контекст на атомската, молекуларната и оптичката физика. Физичарските истражувачки групи обично се толку класифицирани.

Изолирани атоми

Атомска физика главно ги разгледува атомите во изолација. Атомските модели ќе се состојат од едно јадро кое може да биде опкружено од еден или повеќе врзани електрони. Атомската физика не е поврзана со формирањето на молекулите (иако многу од физиката е идентична) ,ниту пак ги испитува атомите во цврста состојба како кондезирана материја.Поврзана е со процесите како јонизација и возбудена состојба од фотони или судири со атомски честички. Додека моделирањето на атомите во изолација можеби не изгледа реално, ако некој ги смета атомите во гас или плазма тогаш временските размери за интеракциите на атом-атом се огромни во споредба со атомските процеси кои обично се разгледуваат. Ова значи дека поединечните атоми може да се третираат како секој да е во изолација, бидејќи поголемиот дел од времето тие се. Со ова разгледување, атомската физика ја обезбедува основната теорија во физиката на плазма и атмосферската физика, иако и двете се справуваат со многу голем број на атоми.

Електронска конфигурација

Електроните формираат замислени обвивки околу јадрото и тие се нормално во основна состојба, но можат да бидат возбудени од апсорпцијата на енергија од светлината (фотони), магнетните полиња или интеракцијата со судир на честички (обично јони или други електрони).

Во Боровиот модел е прикажан преминoт на еден електрон со n=3 на обвивката n=2 , каде што емитува фотон . Електронот од обвивката (n=2) мора однапред да се отстрани со јонизација.

Електроните што ја населуваат обвивката се вели дека се во врзана состојба. Енергијата потребна за отстранување на електрони од нејзината обвивка (земајќи ја до бесконечност) се нарекува врзивна енергија. Секоја количина на енергија апсорбирана од електронот што ја надминува оваа количина се претвора во кинетичка енергија според конзервацијата на енергија. Се вели дека атомот бил подложен на јонизација.

Ако електронот апсорбира количина на енергија помала од врзивната енергија, таа ќе се пренесе во возбудена состојба. По извесно време, електронот во возбудена состојба ќе "скока" (подлежи на транзиција) во пониска состојба. Во неутрален атом, системот ќе испушти фотон на разликата во енергијата, бидејќи енергијата е конзервирана.Ако внатрешниот електрон апсорбирал повеќе од врзивната енергија (така што атомот јонизирал),тогаш понадворешниот електрон може да помине низ транзиција за да ја пополни внатрешната орбитала.Во овој случај емитува видлив фотон или карактеристичен ренгенски зрак, или може да се појави феноменот познат како ефект на Аугер,каде ослободената енергија се пренесува на друг врзан електрон ,предизвикувајќи таа да влезе во континуумот.Ефектот на Аугер овозможува да се размножи јонизира атом со еден фотон.

Постојат прилично строги правила за селекција во однос на електронските конфигурации кои може да се добијат со возбуда со помош на светлината - но не постојат такви правила за возбудување со процеси на судир.

Историја и развој

Еден од најраните чекори кон атомската физика било признавањето дека материјата е составена од атоми. Тоа претставува дел од текстовите напишани во 6 век п.н.е. до 2 век п.н.е., како тие на Демокрит или Вајшешика Сутра напишан од Канад.Оваа теорија подоцна била развиена во модерна смисла на основната единица на хемиски елемент од страна на британскиот хемичар и физичар Џон Далтон, во 18 век. Во оваа фаза , не било јасно што биле атомите иако тие можеле да бидат опишани и класифицирани според нивните својства (рефус). Пронајдокот на периодичниот систем на елементите од Менделеев бил уште еден голем чекор напред.

Вистинскиот почеток на атомската физика е обележан со откривање на спектрални линии и обидите да се опише овој феномен, особено од Јозеф фон Фраунхофер.Изучувањето на овие линии довело до Боровиот модел на атомот и раѓање на квантната механика. Во потрагата да се објаснат атомските спектри, бил откриен сосема нов математички модел на материјата.Што се однесува до атомите и нивните електронски обвивки ,не само што ова придонесе подобар сеопфатен опис, односно атомски орбитален модел, но исто така обезбеди нова теоретска основа за хемијата (квантна хемија) и спектроскопија.

Од Втората светска војна, и теоретските и експерименталните полиња напреднале со брзо темпо. Ова може да се припише на напредокот во компјутерска технологија, која овозможи поголеми и пософистицирани модели на атомска структура и поврзаните процеси на судир . Слични технолошки достигнувања во акцелератори, детектори, создавање на магнетно поле и ласери во голема мера помогнаа во експерименталната работа..

Значајни атомски физичари

Пред квантната механика

По квантната механика

Поврзано

Користена литература:

Bransden, BH; Joachain, CJ (2002). Physics of Atoms and Molecules (2. изд.). Prentice Hall. ISBN 978-0-582-35692-4.
Foot, CJ (2004). Atomic Physics. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-850696-6.
Herzberg, Gerhard (1979) [1945]. Atomic Spectra and Atomic Structure. New York: Dover. ISBN 978-0-486-60115-1.
Condon, E.U. & Shortley, G.H. (1935). The Theory of Atomic Spectra. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-09209-8.
Cowan, Robert D. (1981). The Theory of Atomic Structure and Spectra. University of California Press. ISBN 978-0-520-03821-9.
Lindgren, I. & Morrison, J. (1986). Atomic Many-Body Theory (Second. изд.). Springer-Verlag. ISBN 978-0-387-16649-0.

Надворешни врски