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原子核外電子被剝離后形成的離子的光譜。

 

1 離子光譜 -正文

 下面主要介紹類氫離子光譜和高離化態原子光譜。 
  類氫離子光譜  氦原子被剝離掉一個核外電子就成為一次電離的氦離子He+,與氫原子類似,它的核外也只有一個電子,稱為類氫離子;鋰、鈹、硼等許多元素也能形成類氫離子。這些離子的光譜特徵與氫原子光譜類似。
  1897年天文學家W.H.皮克林在星體光譜中發現了一個與氫巴耳末系相似的光譜線系,後來被稱為皮克林線系。這兩個線系的對照如圖1所示。實驗證實皮克林線係為

離子光譜

皮克林線系相當於n1=4 和n2=5,6,7,…時的情況。式中的RHe是He的里德伯常數。
離子光譜離子光譜
  二次電離的Li2+(Z=3)光譜可表示為

離子光譜

其中n1=1和n2=2,3,4,…的線系處在真空紫外區,已在1930年被觀察到。
  三次電離的Be3+(Z=4)光譜可表示為

離子光譜

其中n1=1和n2=2,3,4,…的線系落在真空紫外區,也在1930年觀察到了。
  在光譜學上,通常在元素符號後面標上羅馬數字Ⅰ表示中性原子HⅠ、HeⅠ、LiⅠ、…。 在元素符號後面標上羅馬數字Ⅱ表示一次電離的離子 HeⅡ、LiⅡ、BeⅡ、…。在元素符號後面標上羅馬數字Ⅲ表示二次電離的離子LiⅢ、BeⅢ、BⅢ、…依次類推。類氫離子光譜即HeⅡ、LiⅢ、BⅣ、BⅤ、CⅥ、NⅦ、OⅧ、FⅨ、NeⅩ、…NaⅪ、…等離子的光譜,原子核外電子數相同,而原子核所帶正電荷不同的原子和離子的光譜稱為等電子數序光譜。例如氫原子和類氫離子的光譜。
  高離化態原子光譜  當帶電粒子(電子、離子等)或強光與原子相互作用時,可以將較重原子核外的電子大量剝離,產生高次離化的原子,稱為高離化態原子。高離化態原子的光譜特徵,主要與它們電離后剩下的核外電子的行為有關。
  高離化態原子光譜主要處在真空紫外光譜區,軟X射線光譜區。同步輻射加速器、高功率的激光器、高解析度真空紫外光譜儀、X 射線譜儀的研製和應用對研究高離化態原子光譜十分重要。
  在天體上存在著高離化態原子,在等離子體、核聚變過程中,在空間飛行體運行過程中,在強激光同物質相互作用過程中都產生大量的高離化態原子。因此,研究和分析高離化態原子的光譜特徵和變化規律是十分重要的。
  可利用束-箔光譜學技術對元素的離子光譜作大量的研究,圖2和圖3是NaX和NaⅪ的能級圖。從圖3可以看出,NaⅪ能級的精細結構間距比氫原子有很大的增加。
離子光譜離子光譜
 
離子光譜離子光譜
  參考書目
 Baskin and J. O. Stoner, Jr.,Atomic Energy Levels and Grotrian Diagrams Vol.1, 2, North-Holland, Amsterdam,1975,1976.

 

2 離子光譜 -配圖

 

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