Файл: Крюкова Л.Н. Сверхтонкие взаимодействия в ядерной физике учеб. пособие для студентов физ. фак.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 13.07.2024
Просмотров: 131
Скачиваний: 0
ладо |
Си |
(рио. 46), |
различаются на |
величину |
|
|||
|
|
д Е |
- |
+ *,0Л |
± 0,У5 |
к « |
|
|
1 оторону больших энергий для |
ju -мезоатома. |
В |
результате |
|||||
расчета |
волновой функции jx -мезоатома в |
IS |
состоя - |
|||||
нни методом |
Хартри-Фока |
был определен |
ядерный фактор |
|||||
|
|
i t £ |
- |
|
(5,8*0,?)і0\ |
|
|
<t >
согласующийся о результатом меообауэровоких экспериментов:
Согласие результатов двух типов экспериментов подтверждает правильность расчета волновых функций и указывает на малость поляризации нуклонов ядра от , обусловленной влиянием jx -мезона.
Э н е р г и и |
о з я з и |
э л е к т р о н о в |
Другим направлением изучения |
монопольного электростати |
ческого взаимодействия является исследование зависимости энер гия связи электронов от рода химического соединения и струк туры твердого тела . Напомним: энергия свяэи электрона в ато ма определяется как энергия, необходимая для перевода элект
рона ив связанного состояния в наиболее |
низкое ив |
состояний, |
ж которой он овободев от действия сил |
притяжения |
ядра. |
В твердом теле электрон считается свободным, если оа нахо дится » зоне проводимости. Линией раздела между связанными
• свободными элѳктронанн является уровень Ферми. Энергия овкяи электрона в твердом теле определяют как энергии, необхо-
- 21 -
димую для его перевода из связанного состояния на уровень Фер
ми. Энергия связи электронов зависит от характера и величины химической связи атомов. Поэтому информация об энергиях связи
является существенной для понимания механизма химических р е а к
ций |
и |
для |
изучения |
структуры |
твердого |
т е л а . |
|
Оценим |
порядок |
изменения |
энергии |
связи внутреннего э л е к т |
|
рона |
в |
результате |
перестройки |
внешней |
оболочки атома или . поте |
ри валентных электронов при образовании молеі.улы или решетки
твердого |
т е л а . Для |
наглядности |
представим |
валентную |
оболочку |
|
атома в |
виде |
заряженной сферичѳокой поверхности радиуса R . |
||||
При удалении |
одного |
электрона |
из валентной |
оболочки |
(например, |
с образованием одноэарядового иона из свободного -атома) потен
циальная энергия |
электрона |
уменьшается, а |
энергия овязи |
Есв |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Со |
Д* |
Для |
средних и |
тяжелых |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
атомов |
( d |
|
« |
Ю - ® |
см) |
|
й |
£ с в составляет |
ж |
10 |
э в . К такому же |
||||||
изменению |
энергии связи |
|
электрона на одно зарядовое состояние |
||||||||||||||
иона, |
д £ ( |
в |
/ |
з а р . с о с т . , |
приводят результаты квантовомѳхани- |
||||||||||||
ческого расчета для свободного атома. Однако |
эксперименталь |
||||||||||||||||
ные |
данные |
|
показывают, |
что |
во многих |
случаях |
измеренная |
в е л и |
|||||||||
чина |
д £ £ |
в |
/ з а р . с о с я . |
|
значительно |
меньше |
ожидаемой. |
Напри |
|||||||||
мер, |
в |
ряде |
соединений |
с |
кислородом |
оеры |
и хлора |
|
|
||||||||
д Е { і / s a p . с о с т . |
« I |
э в , |
т . е . в 10 раз меньше,чем при потере |
||||||||||||||
электрона свободным атомом. Этот результат |
указывает |
на |
т о , |
||||||||||||||
что |
электроны |
могут |
не |
полностью |
удаляться |
ив |
окисленного а т о |
ма; в некоторых соединениях их влияние на энергию овязи может
быть почти так же велико, как если бы они оставались на |
валент |
ных орбиталях. На рис.5 приведены измеренные значения |
|
Известно, что окисление атома сопровождается- потерей |
э л е к т |
рона. |
|
|
|
|
|
|
- |
22 |
- |
|
|
|
|
|
|
|
A E c t |
для |
сѳры S |
, |
иода |
J , |
хлора |
CÇ |
и |
европия |
£ u |
в |
|||
зависимости от |
зарядового |
состояния |
ионов. Из |
их сравнения |
|
|||||||||
. , |
|
£ U |
і* |
и |
с |
|
я* |
применимо |
представление |
|
||||
|
|
Си |
|
|
||||||||||
как о |
свободных ионах, |
в |
то |
время |
как для |
ионов |
S |
, |
СВ |
|
||||
и X |
"степень |
ионности" |
значительно |
меньше. |
|
|
|
|
|
Рио. 5. Завноиыооть |
Д Е С . |
X |
отварядового |
н |
ооогошшя |
ионов о |
, |
« Се |
t u |
Существует 2 метода определения энергии связи электронов: споктрос>"шия рентгеновского излучения и электронная спектро скопия.
Спектроскопия рентгеновского излучения - исследование спектров поглощения и спектров испускания рентгеновских лу -
•- 23 -
чей при облучении образца пучком первичных рентгоновокях кван
тов. В результате этих экспериментов определяется не абсолют ные значения энергий овяэв электронов, а их разности, равные анергиям характеристических квантов. Например, анергия харак
теристической |
линии |
/С |
, |
соответствующей |
переходу |
|
электрона о |
L J ; ( -подоболочяк на |
К |
-оболочку, |
равна |
||
|
'К |
се |
' |
~"câ» |
~ш' |
|
Электронная |
спектроскопия |
- исследование |
внергетичоо- |
|||
них спектров |
фотоэлектронов, |
испускаемых вдзостгдо |
образца |
под |
действием падающего рентгеновского нзіучвивй. Для измере |
|
ния |
спектров |
фотоэлектронов используется магвитдой jS> - с п е к т |
рометр ( рве. |
6 ) . |
Детектор
э/іектроноа
Рис. 6. Схена экспериментальной установка для исследования спектров фотоэлектронов, испускаемых образцом под
|
действием рентгеновски нучей. |
|
|
В этом случае измеряется кинетическая энергия фотоэлектро |
|
нов |
KUH |
соотношения |
|
|
кии |
(19) |
|
|
|
- 24 |
- |
гдѳ |
М.Ѵ - |
энергия рентгеновских квантов, |
|
|
(р - |
работа выхода электрона из исследуемого образца, |
|
определяют |
абсолютную величину |
Е_. *К Несмотря на это пре- |
|
|
|
|
се |
имущество метод фотоэлектронной спектроскопии ранее практи
чески ѵв |
применялся и з - з а более низкой точности |
по сравнению |
|
о методом |
рѳнтгѳноокопии. Это связано с потерями |
энергии |
|
электронами при их прохождении через толщину образца, |
приво |
||
дящими к |
уширению фотоэлектронной линии. Поглощение жѳ |
р е н т |
геновских лучей веществом образца |
не изменяет формы аппара |
|||
турной |
линии, а лишь уменьшает ее |
интенсивность. В последние |
||
10 |
лет |
в результате создания прѳцѳэионной аппаратуры с вчоо- |
||
кой |
разрешающей способностью было |
установлено, |
что фотоэлект |
|
ронная |
линия имеет сложную структуру: на правом |
крае линии - |
со стороны больших энергий - был обнаружен узкий пик (ширина
несколько э в ) |
обусловленный электронами, не испытавшими по |
терь энергии |
в веществе ( р и с . 7 ) . |
о
I
о
о
ï
*
Рис. 7. Форма фотоэлектронной линии, полученной с исполь зованием аппаратуры с высоким разреиением.
fcjiajc |
как |
раоота |
выхода |
if> на 3 порядка меньмв величин / і ^ |
и |
с к и и |
, то |
часто |
ею пренебрегают. |