1

•

Elektron na najniższej orbicie w atomie wodoru posiada energię

-13.6eV.

•

Kolejnym orbitom przypisane są główne liczby kwantowe n.

•

Orbitalna liczba kwantowa l opisuje kształt orbity.

•

Magnetyczna liczba kwantowa m opisuje orientację

przestrzenną orbity.

•

Wewnętrzny moment pędu (ruch wirowy) elektronu opisuje

liczba spinowa s.

•

Liczby l, m i s przyczyniają się do rozszczepienia poziomów

energetycznych określonych przez główną liczbę kwantową
(każdemu zestawowi liczb n, l, m i s odpowiada inna energia)

2

Wolfgang Pauli (1900-1958)
Nagroda Nobla z fizyki 1945

Stan elektronu w atomie jest określony przez cztery
liczby kwantowe: główną (n), orbitalną (l),
magnetyczną (m) oraz spinową (s).

Zakaz Pauliego (zasada Pauliego): W atomie nie

W atomie nie

W atomie nie

W atomie nie

mogą istnieć dwa elektrony o identycznych

mogą istnieć dwa elektrony o identycznych

mogą istnieć dwa elektrony o identycznych

mogą istnieć dwa elektrony o identycznych
wszystkich liczbach kwantowych (tylko jeden

wszystkich liczbach kwantowych (tylko jeden

wszystkich liczbach kwantowych (tylko jeden

wszystkich liczbach kwantowych (tylko jeden
elektron może przebywać w danym stanie

elektron może przebywać w danym stanie

elektron może przebywać w danym stanie

elektron może przebywać w danym stanie
kwantowym)

kwantowym)

kwantowym)

kwantowym)

Ogólna postać zakazu Pauliego: Dwa fermiony (cząstki o spinie

Dwa fermiony (cząstki o spinie

Dwa fermiony (cząstki o spinie

Dwa fermiony (cząstki o spinie

połówkowym: 1/2,3/2, itd.) nie mogą przebywać w jednym stanie

połówkowym: 1/2,3/2, itd.) nie mogą przebywać w jednym stanie

połówkowym: 1/2,3/2, itd.) nie mogą przebywać w jednym stanie

połówkowym: 1/2,3/2, itd.) nie mogą przebywać w jednym stanie
kwantowym.

kwantowym.

kwantowym.

kwantowym.

3

Po włoka

Po włoka

Po włoka

Po włoka

Po dpowłoka

Po dpowłoka

Po dpowłoka

Po dpowłoka

Ilo ść elektronów

Ilo ść elektronów

Ilo ść elektronów

Ilo ść elektronów

na wypełnionej

na wypełnionej

na wypełnionej

na wypełnionej

po dpowłoce

po dpowłoce

po dpowłoce

po dpowłoce

Ilo ść elektronów

Ilo ść elektronów

Ilo ść elektronów

Ilo ść elektronów

na wypełnionej

na wypełnionej

na wypełnionej

na wypełnionej

po włoce

po włoce

po włoce

po włoce

4

Elektrony wypełniają podpowłoki zaczynając od tych o
najniższej energii

5

konfiguracja

konfiguracja

konfiguracja

konfiguracja e ne rgia jonizacji [eV]

e ne rgia jonizacji [eV]

e ne rgia jonizacji [eV]

e ne rgia jonizacji [eV]

konfiguracja

konfiguracja

konfiguracja

konfiguracja e ne rgia jonizacji [eV]

e ne rgia jonizacji [eV]

e ne rgia jonizacji [eV]

e ne rgia jonizacji [eV]

6

Fermiony

Fermiony

Fermiony

Fermiony – cząstki o spinie połówkowym. Przykłady fermionów:
elektron, proton, neutron. Podlegają zakazowi Pauliego (tylko
jeden fermion na jednym poziomie energetycznym)

Bozony

Bozony

Bozony

Bozony – cząstki o spinie całkowitym. Przykłady bozonów:
foton, mezon. Nie podlegają zakazowi Pauliego (wiele bozonów
może przebywać na tym samym poziomie energetycznym)

7

8

Rozkład Fermiego Diraca
określa prawdopodobieństwo

prawdopodobieństwo

prawdopodobieństwo

prawdopodobieństwo

obsadzenia pozimów
energetycznych przez elektrony
(fermiony).

E

f

– energia Fermiego

energia Fermiego

energia Fermiego

energia Fermiego:

maksymalna energia elektronów
w temperaturze 0K (zera
bezwzględnego)













−

−

=

T

k

E

E

f

B

f

exp

9

Fermiony

Bozony

Energia
Fermiego

10

Promieniowanie charakterystyczne

Promieniowanie charakterystyczne

Promieniowanie charakterystyczne

Promieniowanie charakterystyczne
powstaje w wyniku wybicia elektronu z
głębokich poziomów energetycznych,
a następnie powrotu elektronu na
poziom niższy.
Przejście L

→

K linia K

α

Przejście M

→

K linia K

β

Promieniowanie charakterystyczne X

Promieniowanie charakterystyczne X

Promieniowanie charakterystyczne X

Promieniowanie charakterystyczne X
(rentgenowskie) – promieniowanie
elektromagnetyczne o długości fali
10pm-10nm. Występuje w przypadku
ciężkich pierwiastków (np. Cu, Mo)

Widmo promieniowania molibdenu
K

α

, K

β

- promieniowanie charakterystyczne

11

Atom w stanie

wzbudzonym

Atom w stanie

wzbudzonym

Atom w stanie
podstawowym

Atom w stanie
podstawowym

12

Absorpcja fotonu

Absorpcja fotonu

Absorpcja fotonu

Absorpcja fotonu

Emisja spontaniczna

Emisja spontaniczna

Emisja spontaniczna

Emisja spontaniczna

Atom w stanie

wzbudzonym

Atom w stanie
podstawowym

13

stan metastabilny

energia
wyjściowa

energia
wejściowa

Emisja wymuszona

Emisja wymuszona

Emisja wymuszona

Emisja wymuszona

Foton emitowany ma taką samą fazę
jak foton padający – powstaje wiązaka
światła spójnego

Inwersja obsadzeń

Inwersja obsadzeń

Inwersja obsadzeń

Inwersja obsadzeń – więcej elektronów
jest w stanie wzbudzonym niż w stanie
podstawowym