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1、资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值第八章 光电离光谱技术主讲教师：许立新资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值第八章 光电离光谱技术光电离光谱技术：通过激光对原子与分子电离，或
2、对分光电离光谱技术：通过激光对原子与分子电离，或对分子离解，进行检测的光谱技术。子离解，进行检测的光谱技术。特点特点:灵敏度高，分辨率好；灵敏度高，分辨率好；如用质谱进行检测具有很高的质量分辨率，在分子结如用质谱进行检测具有很高的质量分辨率，在分子结构与生物分子的研究中具有很重要的应用构与生物分子的研究中具有很重要的应用 资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值原子与分子在通过吸收光子到达
3、激发态后，可通过多原子与分子在通过吸收光子到达激发态后，可通过多种渠道电离，与激光光谱相关电离通道：种渠道电离，与激光光谱相关电离通道：1)1)光电离：原子或分子吸收一个或几个光子而电离；光电离：原子或分子吸收一个或几个光子而电离；2)2)红外、微波电离：采用分步激发的方式，使原子与红外、微波电离：采用分步激发的方式，使原子与分子逐步地进入高激发态，再用红外、微波等长波分子逐步地进入高激发态，再用红外、微波等长波辐射使高激发态的原子或分子电离；辐射使高激发态的原子或分子电离；3)3)场电离：采用分步激发的方式，使原子与分子逐步场电离：采用分步激发的方式，使原子与分子逐步地进入高激发态，再用外场
4、，通常采用电场使原子地进入高激发态，再用外场，通常采用电场使原子或分子电离；或分子电离；4)4)自电离：原子或分子继续吸收一个或几个光子而激自电离：原子或分子继续吸收一个或几个光子而激发到电离限以上的自电离态，在自电离态原子或分发到电离限以上的自电离态，在自电离态原子或分子有很高的自动电离几率；子有很高的自动电离几率；5)5)碰撞电离：受激发的原子与分子可以与电子、离子、碰撞电离：受激发的原子与分子可以与电子、离子、中性粒子以及在同种粒子之间碰撞而电离中性粒子以及在同种粒子之间碰撞而电离资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原
5、有资金的时间价值资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值第一节 原子、分子的高激发态研究 一、原一、原子与分子的自电离态子与分子的自电离态原子除可使单电子激发外，在多原子中，原子除可使单电子激发外，在多原子中，可以有两个可以有两个以上的电子以上的电子同时得到激发同时得到激发，当原子有两个以上的电子，当原子有两个以上的电子激发时，在高于通常单电子激发时，在高于通常单电子电离的离化限区域中，还电离的离化限区域中，还存在一些特殊的束缚态，它们被称为原子的存在一些特殊的束缚态，它们被称为原子的自电商态自电商态原子在电离
6、前，电子受到原子核的束缚，电子运动不原子在电离前，电子受到原子核的束缚，电子运动不是自由的，其能量状态是量子化的是自由的，其能量状态是量子化的资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值第一节 原子、分子的高激发态研究 一个核电荷为一个核电荷为ZeZe的类氢离的类氢离子其能量为：子其能量为：n n为主量子数，通常原子处在能量最为主量子数，通常原子处在能量最小状态小状态 n n1 1的的基态，基
7、态，n nl l的状态称为激发态，原子可以处在的状态称为激发态，原子可以处在n n为任意值的激发态为任意值的激发态；从原子中移去一从原子中移去一个电子所需的能量个电子所需的能量称为电离能，称为电离能，也称电离势也称电离势IPIP，IPIP 1 1，对于氢原子，可得对于氢原子，可得IPIP 1 1=13.6 ev=13.6 ev电离后，电子便脱离原子核的束缚，成为自由电子，这时电离后，电子便脱离原子核的束缚，成为自由电子，这时电电子的运动能量可以取任意的数值，子的运动能量可以取任意的数值，电子运动的能量可以取电子运动的能量可以取连连续的数值，因此电离后的状态是连续态续的数值，因此电离后的状态是连
8、续态资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值第一节 原子、分子的高激发态研究 通常，原子只有一个价电子被激发，因此在通常，原子只有一个价电子被激发，因此在通常的原子能级通常的原子能级图中，所有的能级都收敛于一个离化限，设原子图中，所有的能级都收敛于一个离化限，设原子MM电离为电电离为电子子e e-与离子与离子MM+即即 M=M=e-十十MM+离化限的能量就是离子离化限的能量就是离子MM+的
9、基态能量加上零动能的电子能的基态能量加上零动能的电子能量量在离化限外是原子能量的连续区，在这区域中电子便具在离化限外是原子能量的连续区，在这区域中电子便具有一定大小的动能有一定大小的动能设想原子中同时有两个电子得到激发，或者其内壳层的电子设想原子中同时有两个电子得到激发，或者其内壳层的电子(例如碱金属原子的例如碱金属原子的P P6 6闭壳层的一个电子闭壳层的一个电子)得到了激发，就会得到了激发，就会在离化限外的连续态中出现束缚态但这样束缚态上的原子在离化限外的连续态中出现束缚态但这样束缚态上的原子不稳定，它会自发电离，故称自电离态。不稳定，它会自发电离，故称自电离态。资金是运动的价值，资金的价
10、值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值离化限之上的原子态是连续态离化限之上的原子态是连续态,这时原子实际上是离子加这时原子实际上是离子加自由电子自由电子,自由电子的能量可以是任意的自由电子的能量可以是任意的,所以这时是连所以这时是连续态，续态，所有连续态的总体叫连续区，所有连续态的总体叫连续区，显然外层电子的电离限比内层电子的电离限低显然外层电子的电离限比内层电子的电离限低,即电离内即电离内层电子比电离外层电子需
11、要更大的能量，层电子比电离外层电子需要更大的能量，这样这样,当激发一当激发一个内层电子时会出现这样一些分离态个内层电子时会出现这样一些分离态,这些态在一个外层这些态在一个外层电子的离化限之上电子的离化限之上,在该电子的离化限之下，在该电子的离化限之下，这些态同一这些态同一个外层电子离化限之上的连续态相互作用个外层电子离化限之上的连续态相互作用,发生所谓组态发生所谓组态混合混合,使其具有自电离的性质使其具有自电离的性质,称这些态为自电离态称这些态为自电离态资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值资金是运动的价值，
12、资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值同时激发两个外层电子的电离极限（一个电子处在激发同时激发两个外层电子的电离极限（一个电子处在激发态态,另一个电子电离）比激发一个外层电子的电离极限另一个电子电离）比激发一个外层电子的电离极限（其他电子处于基态）高（其他电子处于基态）高,因此也出现类似的情况因此也出现类似的情况,也出也出现自电离态现自电离态 总之总之,当激发一个内层电子或同时激发两个以上外层电子当激发一个内层电子或同时激发两个以上外层电子时能够产生一些分离态时能够产生一些分离态,这些态嵌在一个或几个连续区中这些态嵌在一个或几
13、个连续区中,电子的库仑相互作用使这些态同连续态混合电子的库仑相互作用使这些态同连续态混合,使这些态具使这些态具有自电离的特性，这些态被称作自电离态有自电离的特性，这些态被称作自电离态资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值第一节 原子、分子的高激发态研究有两个电子激发的钙能级图有两个电子激发的钙能级图左边是正常的左边是正常的4nsl谱项能级，谱项能级，所有能级都收敛所有能级都收敛Ca+的基
14、态的基态(Ca+离化限离化限)右边是右边是反常反常”谱项能级图谱项能级图其中一个电子处在其中一个电子处在3d态或态或4p态，另一个电子被激发到态，另一个电子被激发到更高的态，设想如果从原子更高的态，设想如果从原子中移走这个电子，留下的钙中移走这个电子，留下的钙离子处在离子处在3d2D或或4p2P态态资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值第一节 原子、分子的高激发态研究有两个电子激发的钙能
15、级图有两个电子激发的钙能级图于是几乎所有的束缚于是几乎所有的束缚态都收敛于这两个态，态都收敛于这两个态，这是它的新离化限显这是它的新离化限显然，这两个离化限的能然，这两个离化限的能量高于正常能级的能量高于正常能级的能量，它们可以和宇称及量，它们可以和宇称及能量相同的连续态发生能量相同的连续态发生混合束缚态成为连续混合束缚态成为连续态的扩展部分，是一个态的扩展部分，是一个宽带它们是一种准束宽带它们是一种准束缚态，或电离不稳定态缚态，或电离不稳定态资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值资金是运动的价值，资金的价值
16、是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值第一节 原子、分子的高激发态研究有两个电子激发的钙能级图有两个电子激发的钙能级图双电子激发的原子有一双电子激发的原子有一定的几率处于电离状态定的几率处于电离状态，或具有一定的无辐射，或具有一定的无辐射跃迁的几率而且这个跃迁的几率而且这个几率很大，可以高达几率很大，可以高达1013s1，远大于，远大于108s1 的原子偶极跃迁几率，的原子偶极跃迁几率，这个过程称为自电离过程这个过程称为自电离过程资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原
17、有资金的时间价值资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值第一节 原子、分子的高激发态研究自电离能级自电离能级所有的多电子原子或离子都会所有的多电子原子或离子都会有自电离态，在分子中也可出有自电离态，在分子中也可出现自电离态，从低能态对这些现自电离态，从低能态对这些自电离态的跃迁属于束缚自电离态的跃迁属于束缚束束缚跃迁但由于它们处在正常缚跃迁但由于它们处在正常线系的离化限以外，这些态的线系的离化限以外，这些态的吸收线落在远紫外区域；根据吸收线落在远紫外区域；根据测不准原理测不准原理 t1，t相相当于自电离能级的寿
18、命，当于自电离能级的寿命，相当于能级的宽度由于自电相当于能级的宽度由于自电离能级的离能级的 t 比正常束缚能级小比正常束缚能级小好几个数量级。好几个数量级。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值第一节 原子、分子的高激发态研究自电离能级自电离能级因此它的吸收线是很弥散的，因此它的吸收线是很弥散的，其线宽甚至可以扩散到数千波其线宽甚至可以扩散到数千波数量级数量级例如镁原子的例如镁原子的3s
19、3p1 P01 3p2S01的自电离跃迁跃迁截面为的自电离跃迁跃迁截面为8xl0-16cm2，线宽为，线宽为300cm-1(9x1012Hz)，相应的跃迁振子强度，相应的跃迁振子强度为为0.43。由跃迁宽度推得自电离。由跃迁宽度推得自电离的衰减寿命为的衰减寿命为18fs资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值第一节 原子、分子的高激发态研究二、原子与分子的高激发态二、原子与分子的高激发态在
20、以往的原子光谱研究中，只涉及主量子数在以往的原子光谱研究中，只涉及主量子数n很低很低(例例如在如在5以内以内)的能态对于的能态对于n高达数十乃至数百，它们高达数十乃至数百，它们的状态不甚了解，的状态不甚了解，天文学家用射电望远镜观察星际空间，发现原子的主天文学家用射电望远镜观察星际空间，发现原子的主量子数量子数n可以很高，曾经发现过可以很高，曾经发现过n可以高达可以高达350的情的情况，况，原子主量子数原子主量子数n值很大的状态称为高激发态，也称里德值很大的状态称为高激发态，也称里德伯态。伯态。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资
21、金就是原有资金的时间价值资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值第一节 原子、分子的高激发态研究高激发态的研究成了原子分子物理学中的热点对里高激发态的研究成了原子分子物理学中的热点对里德伯态研究受到很大重视的主要原因有以下两个方面：德伯态研究受到很大重视的主要原因有以下两个方面：一方面里德伯态接近于电离状态，通过这些态可以对一方面里德伯态接近于电离状态，通过这些态可以对同位素进行有效分离，具有巨大的应用前景；同位素进行有效分离，具有巨大的应用前景；另一方面，可以对原子结构提供十分有用的倍息，如：另一方面，可以对
22、原子结构提供十分有用的倍息，如：量子亏损、反常的精细结构、极化率、组态相互作量子亏损、反常的精细结构、极化率、组态相互作用及电离电位等，这是这项研究的理论价值用及电离电位等，这是这项研究的理论价值资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值第一节 原子、分子的高激发态研究对于里德伯原子，凡是一些与主量子数相关的物理量都对于里德伯原子，凡是一些与主量子数相关的物理量都表现出了意想不到的变化表现出
23、了意想不到的变化例如原子的轨道半径，基态氢原子的轨道的半径即玻尔例如原子的轨道半径，基态氢原子的轨道的半径即玻尔半径半径ao 0.0529nm，但是当它被激发到，但是当它被激发到n100的激发态的激发态后，轨道的直径达到后，轨道的直径达到d 1.06 m，用普通显傲镜似乎可，用普通显傲镜似乎可以以看得到的尺寸看得到的尺寸不论哪个元素，当处于里德伯态时，它的一个外层电子不论哪个元素，当处于里德伯态时，它的一个外层电子就处于远离原于核的地方，从该电子看来，它处在原子就处于远离原于核的地方，从该电子看来，它处在原子核与所有内层电子组成原子实的点电荷电场中，原子实核与所有内层电子组成原子实的点电荷电场
24、中，原子实的电荷为的电荷为1，与氢原于非常相像。，与氢原于非常相像。里德伯态原子具有一种类氢原子的特征里德伯态原子具有一种类氢原子的特征资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值第一节 原子、分子的高激发态研究物理量物理量与与主主量量子子数数n n关关系系NaNa原原 子子、(10(10d d)H H原原子子(n=50)(n=50)束束缚缚能能-Rn-20.14 ev0.027 ev轨轨道半
25、径道半径n2 a0147a02500a0几何截面几何截面 n4 a027 104 a026 106 a02电电子子均均方方根根速速度度（cm/scm/s）2.2 108/n4.4 106相相 邻邻 能能 级级 间间 隔隔（evev）2R/n35.5 10-5偶极矩偶极矩 n2143 a0极化率极化率 n7210 kHzV-2cm-2辐辐射寿命射寿命 n310-6s10-3s斯斯 塔塔 克克 分分 裂裂（E Es s=1kv/cm=1kv/cm）15 cm-1 102 cm-1场电场电离离临临界界场场强强E Ec c3 106V/m5 103V/m里得伯态的一些典型性质里得伯态的一些典型性质R为
26、氢原子里德伯常数；为氢原子里德伯常数；a0为原子的玻尔半径为原子的玻尔半径资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值第一节 原子、分子的高激发态研究 当分子的一个外层电子被激发到远离分子实时，也可以当分子的一个外层电子被激发到远离分子实时，也可以用氢原子的谱项公式近似描写分子的能量状态，称为用氢原子的谱项公式近似描写分子的能量状态，称为里德伯态分子里德伯态分子对于分子的里德伯态系列的描述常采
27、用下面两种方法：对于分子的里德伯态系列的描述常采用下面两种方法：1)考察外层电子的能量考察外层电子的能量Te对氢原子能量的偏差对氢原子能量的偏差或者类氢原子量子数亏损时能级的偏差或者类氢原子量子数亏损时能级的偏差式中式中 为为n n时时分子的能量，分子的能量，R R为为里德堡常数，里德堡常数，T Te e（n n，）为为分子的分子的电电子能量，它子能量，它为为分子的分子的电电子能量。它子能量。它为为分子分子电电子子态态势势能曲能曲线线底的能量底的能量资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值资金是运动的价值，资金
28、的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值第一节 原子、分子的高激发态研究激光激光(特别是可调谐激光特别是可调谐激光)问世使原子与分子的里德伯态问世使原子与分子的里德伯态的获得成为可能的获得成为可能1)激光具有很窄的谱线宽度，高激发态原子的相邻能级激光具有很窄的谱线宽度，高激发态原子的相邻能级间隔与间隔与1n3成比例，也就是说，随成比例，也就是说，随n的增加，能级的增加，能级间隔很小，能级非常密集，为了要将原子激发到特间隔很小，能级非常密集，为了要将原子激发到特定的能级，必需要用极窄线宽的激光；定的能级，必需要用极窄线宽的激光；2)采
29、用分子轨道模型，由分离原子的电子组态构成分子采用分子轨道模型，由分离原子的电子组态构成分子态，例如具有两个外层电子的态，例如具有两个外层电子的Na2，由（，由（3s+ns）电子）电子组态组成分子里德堡系列组态组成分子里德堡系列(n)1 g+，由，由(3s+nd)电子组态电子组态组成分子里德堡系列组成分子里德堡系列1 g+、1 g和和1 g，由，由(3p+np)电子电子组态组成分子里德堡系列组态组成分子里德堡系列1 g+、1 g-、1 g和和1 g资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值资金是运动的价值，资金的价
30、值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值第一节 原子、分子的高激发态研究2)激光具有很高的功率密度，能产生浓度足够大的高激激光具有很高的功率密度，能产生浓度足够大的高激发态原子发态原子;3)激光谱线的可调谐性允许对原子进行选择性激发，借激光谱线的可调谐性允许对原子进行选择性激发，借助于当前的激光技术，人们已有可能在实验室中模助于当前的激光技术，人们已有可能在实验室中模拟产生和研究主量子数拟产生和研究主量子数n达达200的里德伯原子了的里德伯原子了 由于高激发态已接近原子的离化限，大多数原子和分由于高激发态已接近原子的离化限，大多数原子和
31、分子的电离势在子的电离势在5ev以上，能量很高，而一个波长为以上，能量很高，而一个波长为300 nm的紫外光子的能量仅约的紫外光子的能量仅约3.8ev，因而采用单光子激发，因而采用单光子激发是达不到高激发态激发的是达不到高激发态激发的资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值第一节 原子、分子的高激发态研究通常采用分步激发的方法，按照偶极跃迁定则的条件，通常采用分步激发的方法，按照偶极跃迁定
32、则的条件，原子可以通过吸收多个光子而到达它的高激发态，在分原子可以通过吸收多个光子而到达它的高激发态，在分步激发时，只要原子在其衰减掉以前，再吸步激发时，只要原子在其衰减掉以前，再吸收另外的光收另外的光子，便可使原子逐步地激发到高激发态，子，便可使原子逐步地激发到高激发态，受激原子约有受激原子约有10ns的能级寿命、因此只要求两个相继被的能级寿命、因此只要求两个相继被吸收的光子之间的间隔小于吸收的光子之间的间隔小于10 ns图中是采用两步将图中是采用两步将Na原子从基态激发到里德伯态，用原子从基态激发到里德伯态，用一台一台N2激光器同步泵浦两台染料激光器，第一束染料激激光器同步泵浦两台染料激光
33、器，第一束染料激光波长光波长589.0nm将将Na原子从原子从3s基态激发到基态激发到3p态，第二态，第二束激光为可调谐的，通过波长扫描，使束激光为可调谐的，通过波长扫描，使Na到达到达ns或或nd的任意里德伯态系的任意里德伯态系资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值第一节 原子、分子的高激发态研究钠原子的两步激发钠原子的两步激发资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的
34、函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值第一节 原子、分子的高激发态研究三、原子与分子的零动能态三、原子与分子的零动能态原子与分子的里德伯态的寿命很长，它比例于原子与分子的里德伯态的寿命很长，它比例于n3，然，然而，进一步的实验发现，高激发而，进一步的实验发现，高激发n态的寿命还可能更态的寿命还可能更长，实验中检测到长达长，实验中检测到长达100 s的寿命与的寿命与n的合理关系的合理关系为为n5，而不再是，而不再是n3；原来，除主量子数；原来，除
35、主量子数n外，描述原子外，描述原子状态的还应有角量子数状态的还应有角量子数l与磁量子数与磁量子数Ml，l的取值为的取值为0，1，2，n-1;Ml的取值为的取值为-l Ml l;用两步激发可以产生里德伯态，但用光学方法只能产用两步激发可以产生里德伯态，但用光学方法只能产生低生低l值的里德伯态在具有高值的里德伯态在具有高l的里德伯态中，低的里德伯态中，低l态态的电子轨道是很扁的椭圆，核位于椭圆轨道的一个焦的电子轨道是很扁的椭圆，核位于椭圆轨道的一个焦点上，电子离核的最近距离为点上，电子离核的最近距离为l(l+1)资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其
36、增值的这部分资金就是原有资金的时间价值资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值第一节 原子、分子的高激发态研究当当l增加时，轨道趋于圆形，变成类氢轨道，于是远离增加时，轨道趋于圆形，变成类氢轨道，于是远离了核，量子亏损也减小，然而，只有当电子在核附近了核，量子亏损也减小，然而，只有当电子在核附近时才能改变状态，在远离核的情况下甚至不能吸收光时才能改变状态，在远离核的情况下甚至不能吸收光子，因此高子，因此高l的里德伯电子成了一个旁观者的里德伯电子成了一个旁观者然而高然而高n的里德伯态的态密度是很高的，在的里德伯态
37、的态密度是很高的，在n100的的情况下，高密度的态将发生混合，使原来低情况下，高密度的态将发生混合，使原来低l值的布居值的布居过渡到高过渡到高l、Ml值布居；正是这种高值布居；正是这种高l、Ml 值的里德伯值的里德伯态具有了极长的寿命态具有了极长的寿命处于束缚态的电子动能为零。处于束缚态的电子动能为零。资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值第一节 原子、分子的高激发态研究离化限的能量就是
38、离子的基态能量加上零动能的电子离化限的能量就是离子的基态能量加上零动能的电子能量，由于高能量，由于高n的里德伯态是接近离化限的状态因此的里德伯态是接近离化限的状态因此人们把经态混合的长寿命的高人们把经态混合的长寿命的高l、Ml 态称为零动能态称为零动能(ZEKE-Zero Kinetic Energy)态目前已提出几种进入态目前已提出几种进入ZEKE态的机理，态的机理，一一种认为是转动与电子的耦合引起的；另一种认为是种认为是转动与电子的耦合引起的；另一种认为是由于无处不在的弥散场在斯塔克态中的相互作用，使由于无处不在的弥散场在斯塔克态中的相互作用，使这些态发生耦合，也可能两种机制都在起作用这些
39、态发生耦合，也可能两种机制都在起作用 资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值第一节 原子、分子的高激发态研究图给出了由态混合的图给出了由态混合的ZEKE态，在收敛于离子基态的态，在收敛于离子基态的里德伯系列中。有一个约为里德伯系列中。有一个约为8cm-1宽的宽的ZEKE态，不仅态，不仅离子基态有离子基态有ZEKE态，而且位于电离势态，而且位于电离势IP之上的各个之上的各个离子激发态都有离
40、子激发态都有ZEKE态它们的特征是态它们的特征是即使总能量即使总能量远超过自电离所需的能量，但仍能稳定存在远超过自电离所需的能量，但仍能稳定存在，在电离，在电离连续区内很高的态也是如此，它们成了嵌在连续区内连续区内很高的态也是如此，它们成了嵌在连续区内的的“稳定岛稳定岛”，都具有很长的寿命，都具有很长的寿命资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值第一节 原子、分子的高激发态研究由高由高n的
41、里德伯态产生的里德伯态产生ZEKE态态资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值第一节 原子、分子的高激发态研究四、原子里德伯态的场电离检测四、原子里德伯态的场电离检测由于原子中里德伯态的寿命很长，随由于原子中里德伯态的寿命很长，随n的增加较快，对的增加较快，对基态的自发发射几率很小，说明它们的荧光发射很基态的自发发射几率很小，说明它们的荧光发射很弱，因此我们不能通过测量荧光的方法来检测里德
42、弱，因此我们不能通过测量荧光的方法来检测里德伯态原子与分子伯态原子与分子如果考虑到高激发态己接近于离化限，很小的外场扰动如果考虑到高激发态己接近于离化限，很小的外场扰动就可以使之电离，可以采用施加外场，使里德伯态就可以使之电离，可以采用施加外场，使里德伯态原子与分子电离而加以研究例如，采用红外、微原子与分子电离而加以研究例如，采用红外、微波辐射场电离或外加直流电场电离波辐射场电离或外加直流电场电离资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移
43、而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值第一节 原子、分子的高激发态研究直流场电离检测方法直流场电离检测方法里德伯态原子的场电离实验装置里德伯态原子的场电离实验装置一束从原子炉中飞出的一束从原子炉中飞出的原子，从加有直流电场原子，从加有直流电场的两个电圾板间穿过，的两个电圾板间穿过，两柬激光束（夹角很小）两柬激光束（夹角很小）与原子束接近正交穿过与原子束接近正交穿过电极板，在电极板中心电极板，在电极板中心与原子束相交汇与原子束相交汇负极板上有一离子收集孔，原子电离后的离子通过该孔被电负极板上有一离子收集孔，原子电离后的离子通过该孔被电子倍增器所集在激光激发下，原子被激发到里德伯态逐子倍
44、增器所集在激光激发下，原子被激发到里德伯态逐步改变电极间的电场大小，当外加电场超过某个临界的电场步改变电极间的电场大小，当外加电场超过某个临界的电场值值Ec时原子将电离为离子用电子倍增器对电离的离子进时原子将电离为离子用电子倍增器对电离的离子进行收集，并经放大器放大后由记录仪进行记录行收集，并经放大器放大后由记录仪进行记录资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 根据里德伯态原子的类氢性质
45、，主量子数根据里德伯态原子的类氢性质，主量子数n的氢原子的氢原子的能量可以写为的能量可以写为一个氢原子，或类氢原子的电子，它的势能为：一个氢原子，或类氢原子的电子，它的势能为：-e2/r，r为离原子中心质子的距离。原子如处在电场强度为为离原子中心质子的距离。原子如处在电场强度为E的外的外电场中，则在电场中，则在z轴方向要叠加由电场引起的势能轴方向要叠加由电场引起的势能-eEz，以，以原子为单位，一个在电场中的类氢原子的电子电势为原子为单位，一个在电场中的类氢原子的电子电势为在低场方向的原子的势能曲线出现一个势垒，其最大值在低场方向的原子的势能曲线出现一个势垒，其最大值的位置为的位置为rmax1
46、/E2，势能的最大值为，势能的最大值为U(rmax)=-2E1/2资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值原子的势能曲线原子的势能曲线(a)零外电场；零外电场；(b)在外电场中在外电场中当电场中势能的最大值与有效主量子数当电场中势能的最大值与有效主量子数n*所对应的原子能量所对应的原子能量相等时，原子将发生电离，可得发生电离的临界电场相等时，原子将发生电离，可得发生电离的临界电场Ec为为外
47、电场的存在，原子的能级可以受到斯塔克效应的扰动；另一外电场的存在，原子的能级可以受到斯塔克效应的扰动；另一方面根据隧道效应原理即使原子的能量小于电场中势垒。方面根据隧道效应原理即使原子的能量小于电场中势垒。仍会有一定几率的电子穿过势垒而电离而且在足够高的电场仍会有一定几率的电子穿过势垒而电离而且在足够高的电场中，原子的能量将高于势垒，电子将自由地离开原子而电离中，原子的能量将高于势垒，电子将自由地离开原子而电离资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数
48、，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值第一节 原子、分子的高激发态研究Na原子的里德伯态场电离检测实验装置原子的里德伯态场电离检测实验装置(a)装置方框图；装置方框图；(b)检测示意图检测示意图资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值第一节 原子、分子的高激发态研究(a)三种不同电场强度下的里德伯三种不同电场强度下的里德伯 态光谱态光谱(b)222D3/2,5/2态
49、的量子拍频信号态的量子拍频信号资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值第二节 光电流光谱技术一、光电流效应一、光电流效应 光电流光谱技术是利用激光改变气体放电电离状态光电流光谱技术是利用激光改变气体放电电离状态的一种光谱技术的一种光谱技术当用适当的波长的激光照射时，放电气体的电离程度当用适当的波长的激光照射时，放电气体的电离程度将会发生变化，并在它的放电电流中反映出这种变将会发生变化，并在
50、它的放电电流中反映出这种变化，这就是所谓光电流效应化，这就是所谓光电流效应 资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值资金是运动的价值，资金的价值是随时间变化而变化的，是时间的函数，随时间的推移而增值，其增值的这部分资金就是原有资金的时间价值 光电流效应光电流效应(Opto-galvanic Effet)最早是由最早是由Foote和和Mohler在在1925年发现的年发现的在热离子二极管的铯蒸气中具在热离子二极管的铯蒸气中具有空间电荷放大作用有空间电荷放大作用1928年，年，Penning在把两个氖放电管相互对着