§ 5. СТРУКТУРА «ОПТИЧЕСКИХ» ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УРОВНЕЙ

Порядковый номер неона в таблице Менделеева первый потенциал ионизации равен 21,47 В. Атом неона имеет заполненные электронные оболочки: оболочка К содержит 2 электрона в подоболочке оболочка электрона в подоболочке и 6 электронов в подоболочке . В спектроскопии это сокращенно записывается так:

Читателям, желающим ближе познакомиться со способом обозначений энергетических уровней, рекомендуем прекрасную книгу Дануты Куниш [10] и книгу Ищенко и Климкова «Оптические квантовые генераторы» [11].

В квантовой электронике для обозначения энергетических уровней чаще всего используют символы Пашена, хотя они и не дают никакой информации о типе взаимодействия электронов в атоме. В качестве примера применения символов Пашена в табл. 8.1 приведены важнейшие квантовые переходы в неоне.

Напомним здесь вкратце о наиболее важных типах взаимодействия электронов. В случае -связи или связи Рассела — Саундерса орбитальные моменты количества движения электронов образуют суммарный орбитальный момент количества движения оболочки; аналогичным образом спиновые моменты образуют суммарный спиновый момент. Оба указанных момента количества движения благодаря взаимодействию связанных с ними магнитных моментов образуют суммарный момент количества движения, обозначаемый символом Запишем это следующим образом (для двух электронов):

Таблица 8.1 (см. скан) Обозначения электронных уровней в неоне

В случае -связи взаимодействие между орбитальным моментом количества движения электрона и его собственным спиновым моментом сильнее взаимодействия с моментами количества движения остальных электронов. В этом случае каждый электрон характеризуется внутренним моментом, который представляет собой результат

Рис. 8.13. Структура некоторых энергетических уровней, неона и двух совпадающих с ними уровней гелия с указанием трех важнейших лазерных переходов.

взаимодействия орбитального и спинового моментов, а затем суммируются внутренние моменты разных электронов:

В промежуточном случае энергия взаимодействия между спином и орбитальным моментом отдельного электрона сравнима по величине с энергией межэлектронного взаимодействия. Так бывает, когда атом содержит один оптический (возбужденный) электрон, а ядро и все остальные электроны образуют единый остаток, в котором между электронами может существовать нормальная -связь. Если при этом суммарный момент количества движения остатка взаимодействует с полным моментом количества движения возбужденного электрона, говорят о -связи, если же суммарный момент остатка взаимодействует с орбитальным моментом возбужденного электрона, говорят о связи Рака.

В табл. 8.1 приведены различные обозначения важнейших энергетических уровней неона для различных типов связи. На рис. 8.13 показаны энергетические уровни неона (и некоторые, совпадающие с ними уровни гелия) с указанием трех наиболее известных лазерных переходов. Положения уровней и расстояния между ними показаны без соблюдения масштаба (исходя из возможностей рисунка).