里德伯原子

✍ dations ◷ 2025-04-26 17:33:41 #原子物理学,原子

里德伯原子是指具有高激发态电子(主量子数n很大)的原子。里德伯原子中只有一个电子处于很高的激发态,离原子实(原子核和其余的电子)很远,原子实对这个电子的库仑作用可视为一个点电荷的库仑作用,因此可以将里德伯原子看作类氢原子,将多体问题转化为单电子问题,这样就大大简化了计算。

1885年巴耳末提出氢原子光谱的巴耳末公式之后,就有人观测到了n=13的氢原子谱线。1893年美国天文学家皮克林在天文观测中观测到了n=31的谱线。1906年又有人观测到了n=51的钠的里德伯原子。目前人们在实验室中已经制备出n≈105的原子,射电天文已经观测到了n≈630的里德伯原子。

当原子处于基态时,尽管不同原子的质量差别很大,而原子半径相差不大。而里德伯原子的主量子数n很大,根据玻尔模型,电子的轨道半径:

即正比于n2,因此里德伯原子的半径比一般原子大很多。n=250的里德伯原子半径约为3.3微米,接近一个典型细菌的大小。

当原子中的电子处于主量子数n很低的状态时,激发态平均寿命在10-8秒左右。里德伯原子的电子被激发到n很大的状态。根据玻尔提出的对应原理,其行为接近于经典物理学的情况。此时激发态的平均寿命近似正比于n4.5,因此里德伯原子的寿命比较长,有的在10-3秒到1秒的数量级。里德伯原子的外层电子结合能近似与n2成正比,相邻两个能级之间的能量间隔近似与n3成反比,因此里德伯原子的能量间隔随n的增加而迅速减小。这使得检测里德伯原子需要有高分辨率的光谱技术,同时也带来一些新的现象。例如对于正常原子,室温的黑体辐射频率远低于原子的一般辐射频率,室温黑体辐射对原子的影响可以忽略不计。而对于里德伯原子,能量间隔很小,室温黑体辐射能够影响原子的寿命。

在普通原子中,原子内部库仑作用比较强,外部的电场、磁场对原子的影响比较小。而里德伯原子中由于电子到原子实的距离比较远,库仑作用比较小,比较容易受到外加的电磁场影响,产生一些有趣的现象。

相关

  • 分生孢子分生孢子(Conidium、复数为Conidia)有时又被称作厚壁孢子或厚壁分生孢子,是一种无性、且不会移动的真菌孢子。其名称取自于古希腊文的土壤κόνις kónis,也称有丝分裂孢子,因
  • †Amphicynodontinae(英语:Amphicynodontinae) †半狗亚科 Hemicyoninae †Ursavinae(英语:Ursavinae) †郊熊亚科 Agriotheriinae 熊猫亚科 Ailuropodinae 眼镜熊亚科 Tremarctin
  • 哈斯卡拉运动哈斯卡拉运动 (希伯来语:.mw-parser-output .script-hebrew,.mw-parser-output .script-Hebr{font-size:1.15em;font-family:"Ezra SIL","Ezra SIL SR","Keter Aram Tsova","T
  • 空军研究实验室美国空军研究实验室(Air Force Research Laboratory, AFRL)是隶属于美国空军装备司令部的一个科研机构,致力于领导空军作战技术的研究与发展、空军科技计划的规划与执行以及为
  • 再利用重复使用指一个物品使用一次以上,包括两种方式:一般情况下,是以同样的功能使用同一个物品;或是重复使用在新的功能上,赋予物品新生命。跟它相对的概念是“回收”,即将物品分解成原
  • 永城市永城市位于河南省最东部,苏、鲁、豫、皖四省交界处,是商丘市下辖的一个县级市。芒砀北峙,浍水南环,东接徐淮,西连梁宋,登芒砀而望四省,沐汉风而越千年,永城是河南离出海口最近的城市
  • 黄巢黄巢(835年-884年),曹州冤句(今山东菏泽西南)人,唐末时人。初为盐帮首领,售私盐为业,后成民变军首领,曾自立为帝,尊号为承天应运启圣睿文宣武皇帝,国号大齐,年号金统,史称黄巢之乱。黄巢退
  • 瓦尔佐瓦尔佐(意大利语:Varzo),是意大利韦尔巴诺-库西亚-奥索拉省的一个市镇。总面积97平方公里,人口2150人,人口密度22.2人/平方公里(2009年)。ISTAT代码为103071。
  • 2015年11月逝世人物列表2015年11月逝世人物列表,是用于汇总2015年11月期间逝世人物的列表。
  • 挪威驻广州总领事馆挪威王国驻广州总领事馆位于中信广场1802室,于2008年7月4日建馆,10月份开始办理赴挪威签证业务。领事区涵盖广东、福建、海南省和广西壮族自治区。挪威驻中国其它外交使领馆包