Prijava z e-naslovom
Prijava brez gesla
Ker želimo razumeti kako atomi interagirajo s fotoni in drug z drugim, moramo najprej pojasniti kako so elektroni razporejeni okoli atoma in kako lahko sprejemajo in oddajajo energijo. S poskusi so ugotovili, da elektroni v elektronski ovojnici zasedajo v atomu t.i. elektronske lupine, območja, v katerih imajo natančno določene energije. Kadar elektron preide iz ene lupine v drugo, se pri tem sprosti ali porabi energija:
kjer je:
energija elektrona v atomu v začetnem stanju in
energija elektrona v atomu v končnem stanju.
V gradivu o sestavnih delih atoma, smo povedali, da je elektronska ovojnica tisti del atoma, v katerem se nahajajo elektroni. Znotraj ovojnice se posamezni elektroni zadržujejo na območjih, ki jih imenujemo elektronske lupine. In vsak elektron ima v lupini natančno določeno energijo.
Elektron lahko preide iz ene lupine v drugo le tako, da odda ali prejme nekaj energije. Ponavadi se to zgodi s pomočjo fotona:
Elektron sprejme energijo od fotona, pri čemer foton izgine, elektron pa preide v stanje z višjo energijo.
Elektron odda energijo tako, da odda foton pri čemer pa foton nastane, elektron pa preide v stanje z nižjo energijo.
Ker imajo elektroni v vseh lupinah natančno določene energije, se tudi pri teh prehodih sprosti ali odda točno določena energija.
Energije lupin so značilne za vrsto atoma ali molekule. Npr. v kisikovem atomu imajo elektroni drugačne energije in zasedajo drugačne lupine kot pa v atomu svinca ali molekuli dušika.
Na sliki 1 je prikazana tipična razporeditev energij, ki jih imajo elektroni v različnih lupinah v atomu:
Slika 1: dovoljena energijska stanja vezanih in prostih elektronov
Opišimo sliko 1:
Energija elektronov narašča po ordinatni (y) osi.
Ravne vodoravne črte na sliki predstavljajo točno določene energije. Vezani elektroni ne morejo imeti energij, ki bi bile drugačne od teh določenih vrednosti:
je energija elektrona, ki zaseda najnižjo lupino in je najmočneje vezan na atom.
je energija elektrona v drugi najnižji lupini.
energija elektrona v tretji najnižji lupini.
itd.
Sivo obarvano polje pa označuje proste elektrone. Energija prostih elektronov ima lahko poljubno vrednost.
Po dogovoru imajo v atomih vezani elektroni negativne energije. Kolikor močneje so vezani, toliko nižje energije imajo. Elektroni v od jedra bolj oddaljenih lupinah so šibkeje vezani in se njihova vezna energija bliža nič. Ko ima elektron vezno energijo enako nič, govorimo o prostem in mirujočem elektronu. Energije prostih in gibajočih elektronov pa so pozitivne.
Ko elektron preide iz lupine z energijo v lupino z energijo , je energija, ki jo pri tem sprejme (ali odda, ko gre elektron v obratni smeri) enaka:
saj velja zakon o ohranitvi energije. Ta energija se lahko odda ali sprejme na več različnih načinov, bodisi s trkom z drugim atomom ali pa z emisijo (oddajo) oziroma absorpcijo (sprejemom) fotona.
Slika 2: shematski prikaz prehoda elektrona med lupinami s pomočjo fotona.
Opišimo sliko:
levo je prikazan prehod elektrona iz višjega energijskega stanja v nižje; pri tem prehodu elektron odda foton.
desno je prikazan prehod elektrona iz nižjega energijskega stanja v višje; pri tem prehodu elektron prejme foton.
Energija fotona je v obeh primerih enaka razliki med energijama obeh stanj.
