Войти
Атомная физика - это область физики, которая изучает атомы как изолированную систему электронов и атомное ядро . В первую очередь это касается расположения электронов вокруг ядра и процессов, посредством которых это расположение изменяется. Он включает ионы,, нейтральные атомы, и, если не указано иное, можно предположить, что термин «атом» включает ионы.
Термин атомная физика может быть связан с ядерной энергетикой и ядерным оружием из-за синонимичного использования атомного и ядерного оружия в стандартный английский. Физики различают атомную физику, которая рассматривает атом как систему, состоящую из ядра и электронов, и ядерную физику, изучающую ядерные реакции и особые свойства атомных ядер..
Как и во многих областях науки, строгое разграничение может быть очень надуманным, и атомная физика часто рассматривается в более широком контексте атомной, молекулярной и оптической физики. Обычно так классифицируются группы исследователей физики.
Атомная физика в первую очередь рассматривает атомы изолированно. Атомные модели будут состоять из одного ядра, которое может быть окружено одним или несколькими связанными электронами. Он не касается образования молекул (хотя большая часть физики идентична), а также не рассматривает атомы в твердом состоянии как конденсированное вещество. Он касается таких процессов, как ионизация и возбуждение фотонами или столкновениями с атомными частицами.
Хотя моделирование атомов по отдельности может показаться нереалистичным, если рассматривать атомы в газе или плазме, тогда масштабы взаимодействия атом-атом огромны в сравнение с атомными процессами, которые обычно рассматриваются. Это означает, что с отдельными атомами можно обращаться так, как если бы каждый был изолирован, как и в большинстве случаев. Таким образом, атомная физика обеспечивает основную теорию в физике плазмы и физике атмосферы, хотя обе имеют дело с очень большим количеством атомов.
Электроны образуют условные оболочки вокруг ядра. Обычно они находятся в основном состоянии, но могут быть возбуждены поглощением энергии света (фотоны ), магнитными полями или взаимодействием со сталкивающейся частицей (обычно ионами или другими электронами).
В модели Бора показан переход электрона с n = 3 в оболочку n = 2, где испускается фотон. Электрон из оболочки (n = 2) должен быть предварительно удален ионизацией Электроны, которые заполняют оболочку, считаются находящимися в связанном состоянии. Энергия, необходимая для того, чтобы вывести электрон из его оболочки (увести его на бесконечность), называется энергией связи. Любое количество энергии, поглощенной электроном, превышающее это количество, преобразуется в кинетическую энергию согласно закону сохранения энергии. Считается, что атом претерпел процесс ионизации.
. Если электрон поглощает количество энергии, меньшее энергии связи, он будет переведен в возбужденное состояние. Через некоторое время электрон в возбужденном состоянии «прыгнет» (совершит переход) в более низкое состояние. В нейтральном атоме система излучает фотон с разницей в энергии, поскольку энергия сохраняется.
Если внутренний электрон поглотил больше энергии связи (так что атом ионизируется), то более внешний электрон может претерпеть переход, чтобы заполнить внутреннюю орбиталь. В этом случае излучается видимый фотон или характеристическое рентгеновское излучение, или может иметь место явление, известное как эффект Оже, когда высвобождаемая энергия передается другому связанному электрону., заставляя его перейти в континуум. Эффект Оже позволяет многократно ионизировать атом одним фотоном.
Существуют довольно строгие правила выбора в отношении электронных конфигураций, которые могут быть достигнуты при возбуждении светом - однако таких правил для возбуждения посредством процессов столкновения нет.
Одним из первых шагов к атомной физике было признание того, что материя состоит из атомов. Он является частью текстов, написанных с VI по II век до нашей эры, таких как тексты Демокрита или Вайшешика Сутра, написанные Канадом. Позднее эта теория была развита в современном понимании основной единицы химического элемента британским химиком и физиком Джоном Далтоном в 18 веке. На этом этапе не было ясно, что такое атомы, хотя их можно было описать и классифицировать по их свойствам (в совокупности). Изобретение периодической системы элементов Менделеевым было еще одним большим шагом вперед.
Истинное начало атомной физики отмечено открытием спектральных линий и попытками описать это явление, в первую очередь Джозефом фон Фраунгофер. Изучение этих линий привело к модели атома Бора и к рождению квантовой механики. В стремлении объяснить атомные спектры была открыта совершенно новая математическая модель материи. Что касается атомов и их электронных оболочек, это не только дало лучшее общее описание, т. Е. модель атомной орбиты, но также предоставило новую теоретическую основу для химии ( квантовая химия ) и спектроскопия.
После Второй мировой войны теоретические и экспериментальные области развивались быстрыми темпами. Это можно объяснить прогрессом в вычислительной технике, которая позволила создать более крупные и сложные модели атомной структуры и связанных с ней процессов столкновения. Подобные технологические достижения в ускорителях, детекторах, генерации магнитного поля и лазерах в значительной степени способствовали экспериментальной работе.
 | Викискладе есть средства массовой информации, связанные с атомной физикой. |
