Возбужденное состояние
В квантовой механике возбужденное состояние системы (например, атом , молекула или ядро ) представляет собой любое квантовое состояние системы, которое имеет более высокую энергию , чем основное состояние (то есть больше энергии, чем абсолютный минимум). Возбуждение относится к увеличению уровня энергии выше выбранной отправной точки, обычно основное состояние, но иногда и без того возбужденное состояние. Температура отрицательную группы частиц указывает на уровень возбуждения (за заметным исключением систем, которые демонстрируют температуру ).
Срок службы системы в возбужденном состоянии обычно является коротким: спонтанное или индуцированное излучение кванта энергии (например, фотон или фонон ) обычно происходит вскоре после того, как система продвигается в возбужденное состояние, возвращая систему в состояние с более низкой энергией (менее возбужденное состояние или основное состояние). Это возвращение к более низкому уровню энергии часто слабо описывается как распад и является обратным возбуждением.
Долгоживущие возбужденные состояния часто называют метастабильными . Долгоживущие ядерные изомеры и синглет-кислород являются двумя примерами этого.
Атомное возбуждение
[ редактировать ]Атомы могут быть возбуждены тепло, электричеством или светом. Атом водорода дает простой пример этой концепции.
Основополагающее состояние атома водорода имеет единственный электрон атома в максимально низкой орбитале (то есть сферически симметричной « 1s » волновой функции , которая, как было показано, имеется минимально возможными квантовыми числами ). Придавая атому дополнительную энергию (например, в результате поглощения фотона соответствующей энергии), электрон перемещается в возбужденное состояние (одно с одним или несколькими квантовыми числами, превышающими минимально возможные). Когда электрон оказывается между двумя состояниями, сдвиг, который происходит очень быстро, он находится в суперпозиции обоих состояний. [ 1 ] Если у фотона слишком много энергии, электрон перестанет быть связанным с атом, и атом станет ионизированным .
После возбуждения атом может вернуться в основное состояние или более низкое возбужденное состояние, излучая фотон с характерной энергией. Излучение фотонов из атомов в различных возбужденных состояниях приводит к электромагнитному спектру , показывающему серию характерных линий излучения (в том числе в случае атома водорода, серии Lyman, Balmer, Paschen и Brackett ).
Атом в высоком возбужденном состоянии называется Rydberg Atom . Система очень возбужденных атомов может образовывать долгоживущее сжатое возбужденное состояние, Rydberg Matter .
Возмущенное возбуждение газа
[ редактировать ]Сбор молекул, образующих газ, может быть рассмотрен в возбужденном состоянии, если одна или несколько молекул повышаются до уровней кинетической энергии, так что результирующее распределение скорости отклоняется от равновесного распределения Bltzmann . Это явление было изучено в случае двумерного газа в некоторых деталях, анализируя время, необходимое для расслабления до равновесия.
Расчет возбужденных состояний
[ редактировать ]Взволнованные состояния часто рассчитываются с использованием связанных кластеров , теория возмущений Møller-Plesset , многоконфигурационного самосогласованного поля , взаимодействия конфигурации, взаимодействие, взаимодействие, взаимодействие, конфигурация , [ 2 ] и теория функционала в зависимости от времени . [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]
Взволнованное поглощение
[ редактировать ]Возбуждение системы (атом или молекулы) из одного возбужденного состояния в возбужденное состояние с более высокой энергией с поглощением фотона называется поглощением возбужденного состояния (ESA). Поглощение возбужденного состояния возможно только тогда, когда электрон уже был возбужден от основного состояния в более низкое возбужденное состояние. Поглощение возбужденного состояния обычно является нежелательным эффектом, но оно может быть полезно при перекачке. [ 9 ] Измерения поглощения возбужденного состояния выполняются с использованием методов насоса, таких как флэш-фотолиз . Тем не менее, их нелегко измерить по сравнению с поглощением наземного состояния, а в некоторых случаях полное отбеливание основного состояния требуется для измерения поглощения в возбужденном состоянии. [ 10 ]
Реакция
[ редактировать ]Еще одним следствием образования возбужденного состояния может быть реакция атома или молекулы в его возбужденном состоянии, как в фотохимии .
Смотрите также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Квантовые скачки, долго, как предполагается, мгновенный, займите время
- ^ Хере, Уоррен Дж. (2003). Руководство по молекулярной механике и квантовому химическим расчетам (PDF) . Ирвин, Калифорния: WabeFunction, Inc. ISBN 1-890661-06-6 .
- ^ Glesemann, Kurt R.; Говинд, Ниранджан; Кришнамурти, Шрирам; Kowalski, Karol (2010). «Исследования EOMCC, MRPT и TDDFT процессов передачи заряда в соединениях смешанной валентности: применение к молекуле спиро». Журнал физической химии а . 114 (33): 8764–8771. BIBCODE : 2010JPCA..114.8764G . doi : 10.1021/jp101761d . PMID 20540550 .
- ^ Дреу, Андреас; Head-Gordon, Martin (2005). «Методы ab initio с одним ссылками для расчета возбужденных состояний крупных молекул». Химические обзоры . 105 (11): 4009–37. doi : 10.1021/cr0505627 . PMID 16277369 .
- ^ Ноулз, Питер Дж.; Вернер, Ханс-Йоахим (1992). «Внутренне контрактные расчеты конфигурации многоконфигурации конфигурации для возбужденных состояний». Теоретика Чимика Акта . 84 (1–2): 95–103. doi : 10.1007/bf01117405 . S2CID 96830841 .
- ^ Foresman, Джеймс Б.; Хед-Гордон, Мартин; Попл, Джон А.; Фриш, Майкл Дж. (1992). «На пути к систематической теории молекулярной орбиты для возбужденных состояний». Журнал физической химии . 96 : 135–149. doi : 10.1021/j100180a030 .
- ^ Glesemann, Kurt R.; Гордон, Марк С.; Накано, Харуюки (1999). «Изучение FECO+ с коррелированными волновыми функциями». Физическая химия химическая физика . 1 (6): 967–975. Bibcode : 1999pccp .... 1..967g . doi : 10.1039/a808518h .
- ^ Арияратна, Исуру (2021-03-01). Первые принципы исследования на наземных и возбужденных электронных состояниях: химическая связь в молекулах основной группы, молекулярные системы с диффузными электронами и активация воды с использованием ороксидов переходных металлов (тезис). HDL : 10415/7601 .
- ^ Пасшотта, Рюдигер. «Взволнованное поглощение» . www.rp-photonics.com .
- ^ Долан, Гиора; Goldschmidt, Chmouel R. (1976). «Новый метод для измерений поперечного сечения абсолютного поглощения: спектр поглощения в возбужденном синглете родамина-6G». Химические физические буквы . 39 (2): 320–322. Bibcode : 1976cpl .... 39..320d . doi : 10.1016/0009-2614 (76) 80085-1 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]
| Базы данных управления авторитетом : национальный |
|---|
