1
" Elektron na najni\
szej orbicie w atomie wodoru posiada energiÄ™
-13.6eV.
" Kolejnym orbitom przypisane są główne liczby kwantowe n.
" Orbitalna liczba kwantowa l opisuje kształt orbity.
" Magnetyczna liczba kwantowa m opisuje orientacjÄ™
przestrzennÄ… 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
(ka\
demu zestawowi liczb n, l, m i s odpowiada inna energia)
2
Stan elektronu w atomie jest określony przez cztery
liczby kwantowe: główną (n), orbitalną (l),
magnetycznÄ… (m) oraz spinowÄ… (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 mo\
e przebywać w danym stanie
elektron mo\
e przebywać w danym stanie
elektron mo\
e przebywać w danym stanie
elektron mo\
e przebywać w danym stanie
Wolfgang Pauli (1900-1958)
kwantowym)
kwantowym)
kwantowym)
kwantowym)
Nagroda Nobla z fizyki 1945
Ogólna postać zakazu Pauliego: Dwa fermiony (cząstki o spinie
Dwa fermiony (czÄ…stki o spinie
Dwa fermiony (czÄ…stki o spinie
Dwa fermiony (czÄ…stki 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
Ilość elektronów Ilość elektronów
Ilość elektronów Ilość elektronów
Ilość elektronów Ilość elektronów
Ilość elektronów Ilość elektronów
na wypełnionej na wypełnionej
na wypełnionej na wypełnionej
na wypełnionej na wypełnionej
na wypełnionej na wypełnionej
podpowłoce powłoce
podpowłoce powłoce
podpowłoce powłoce
podpowłoce powłoce
Powłoka Podpowłoka
Powłoka Podpowłoka
Powłoka Podpowłoka
Powłoka Podpowłoka
Elektrony wypełniają podpowłoki zaczynając od tych o
najni\
szej energii
4
konfiguracja energia jonizacji [eV] konfiguracja energia jonizacji [eV]
konfiguracja energia jonizacji [eV] konfiguracja energia jonizacji [eV]
konfiguracja energia jonizacji [eV] konfiguracja energia jonizacji [eV]
konfiguracja energia jonizacji [eV] konfiguracja energia jonizacji [eV]
5
6
Fermiony  cząstki o spinie połówkowym. Przykłady fermionów:
Fermiony
Fermiony
Fermiony
elektron, proton, neutron. PodlegajÄ… zakazowi Pauliego (tylko
jeden fermion na jednym poziomie energetycznym)
Bozony  cząstki o spinie całkowitym. Przykłady bozonów:
Bozony
Bozony
Bozony
foton, mezon. Nie podlegają zakazowi Pauliego (wiele bozonów
mo\
e przebywać na tym samym poziomie energetycznym)
7
Rozkład Fermiego Diraca
określa prawdopodobieństwo
prawdopodobieństwo
prawdopodobieństwo
prawdopodobieństwo
obsadzenia pozimów
energetycznych przez elektrony
(fermiony).
Ef  energia Fermiego
energia Fermiego:
energia Fermiego
energia Fermiego
maksymalna energia elektronów
w temperaturze 0K (zera
bezwzględnego)
E - Ef
ëÅ‚ öÅ‚
ìÅ‚ ÷Å‚
f = expìÅ‚-
÷Å‚
kBT
íÅ‚ Å‚Å‚
8
Energia
Fermiego
Fermiony Bozony
9
Promieniowanie charakterystyczne
Promieniowanie charakterystyczne
Promieniowanie charakterystyczne
Promieniowanie charakterystyczne
powstaje w wyniku wybicia elektronu z
głębokich poziomów energetycznych,
a następnie powrotu elektronu na
poziom ni\
szy.
Przejście LK linia Ką
PrzejÅ›cie MK linia K²
Promieniowanie charakterystyczne X
Promieniowanie charakterystyczne X
Promieniowanie charakterystyczne X
Promieniowanie charakterystyczne X
(rentgenowskie)  promieniowanie
Widmo promieniowania molibdenu
elektromagnetyczne o długości fali
KÄ…, K² - promieniowanie charakterystyczne
10pm-10nm. Występuje w przypadku
ciÄ™\
kich pierwiastków (np. Cu, Mo)
10
11
Atom w stanie Atom w stanie
podstawowym wzbudzonym
Absorpcja fotonu
Absorpcja fotonu
Absorpcja fotonu
Absorpcja fotonu
Atom w stanie Atom w stanie
wzbudzonym podstawowym
Emisja spontaniczna
Emisja spontaniczna
Emisja spontaniczna
Emisja spontaniczna
12
stan metastabilny
Atom w stanie Atom w stanie
wzbudzonym podstawowym
energia
wyjściowa
energia
wejściowa
Emisja wymuszona
Emisja wymuszona
Emisja wymuszona
Emisja wymuszona
Foton emitowany ma takÄ… samÄ… fazÄ™
Inwersja obsadzeń  więcej elektronów
Inwersja obsadzeń
Inwersja obsadzeń
Inwersja obsadzeń
jak foton padajÄ…cy  powstaje wiÄ…zaka
jest w stanie wzbudzonym ni\
w stanie
światła spójnego
podstawowym
13