ولاية ريدبيرج

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

حالات ريدبيرغ [ 1 ] للذرة أو الجزيء هي حالات إلكترونية مثارة ذات طاقات تتبع صيغة ريدبيرغ ، حيث تتقارب نحو حالة أيونية ذات طاقة تأين . على الرغم من أن صيغة ريدبيرغ طُوِّرت لوصف مستويات الطاقة الذرية، فقد استُخدمت لوصف العديد من الأنظمة الأخرى ذات البنية الإلكترونية المشابهة تقريبًا لذرة الهيدروجين. [ 2 ] بشكل عام، عند أعداد الكم الرئيسية العالية بما يكفي ، سيُظهر نظام الإلكترون المُثار ذو النواة الأيونية الخصائص العامة لنظام هيدروجيني (مثل ذرة ريدبيرغ )، وستتبع مستويات الطاقة صيغة ريدبيرغ. تتقارب طاقات حالات ريدبيرغ نحو طاقة الأيون. عتبة طاقة التأين هي الطاقة اللازمة لتحرير إلكترون بشكل كامل من النواة الأيونية للذرة أو الجزيء. عمليًا، تُنشأ حزمة موجية ريدبيرغ بواسطة نبضة ليزر على ذرة هيدروجينية، وبالتالي تُشغل تراكبًا من حالات ريدبيرغ. [ 3 ] تُظهر الدراسات الحديثة التي تستخدم تجارب الضخ والاستشعار مسارات جزيئية - على سبيل المثال تفكك (NO) 2 - عبر هذه الحالات الخاصة. [ 4 ]

سلسلة ريدبيرج

تصف متسلسلات ريدبيرغ مستويات الطاقة المرتبطة بإزالة إلكترون جزئيًا من النواة الأيونية. تتقارب كل سلسلة ريدبيرغ عند عتبة طاقة تأين مرتبطة بتكوين معين للنواة الأيونية. يمكن ربط مستويات طاقة ريدبيرغ الكمومية هذه بنموذج بور الذري شبه الكلاسيكي. كلما اقتربنا من طاقة عتبة التأين، ارتفع العدد الكمي الرئيسي، وقل فرق الطاقة بين "حالات ريدبيرغ القريبة من العتبة". مع انتقال الإلكترون إلى مستويات طاقة أعلى، يزداد تحركه المكاني بعيدًا عن النواة الأيونية، ويصبح النظام أقرب إلى نموذج بور شبه الكلاسيكي.

طاقة حالات ريدبيرج

يمكن تحسين طاقة حالات ريدبيرغ بإضافة تصحيح يُسمى العيب الكمومي إلى صيغة ريدبيرغ. يرتبط تصحيح "العيب الكمومي" بوجود نواة أيونية موزعة. حتى في العديد من الأنظمة الجزيئية المثارة إلكترونيًا، قد يتخذ تفاعل النواة الأيونية مع الإلكترون المُثار سمات عامة مشابهة للتفاعل بين البروتون والإلكترون في ذرة الهيدروجين . يتبع التحديد الطيفي لهذه الحالات صيغة ريدبيرغ، وتُسمى حالات ريدبيرغ للجزيئات.

حالات ريدبيرج الجزيئية

على الرغم من أن صيغة طاقة سلسلة ريدبيرغ ناتجة عن بنية ذرة شبيهة بالهيدروجين، إلا أن حالات ريدبيرغ موجودة أيضًا في الجزيئات. تتميز الدوال الموجية لحالات ريدبيرغ العالية بانتشارها الواسع، حيث تمتد على أقطار تقترب من اللانهاية. ونتيجة لذلك، يتصرف أي جزيء متعادل معزول كذرة شبيهة بالهيدروجين عند حد ريدبيرغ. بالنسبة للجزيئات التي تحتوي على كاتيونات أحادية التكافؤ مستقرة متعددة ، قد توجد سلاسل ريدبيرغ متعددة. ونظرًا لتعقيد الأطياف الجزيئية، غالبًا ما تختلط حالات ريدبيرغ المنخفضة الطاقة في الجزيئات مع حالات التكافؤ ذات الطاقة المماثلة، وبالتالي فهي ليست حالات ريدبيرغ نقية. [ 5 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ "الطلاب يبتكرون حالة غريبة للمادة" . 15 نوفمبر 2016.
  2. ↑ شيباليتش، نيكولا؛ إس آدامز، تشارلز (2018). فيزياء ريدبيرغ . دار نشر IOP. رمز Bibcode : 2018ryph.book.....S . doi : 10.1088/978-0-7503-1635-4 . ISBN 9780750316354.
  3. ↑ فيلدينغ، هـ. هـ. (2005). "حزم موجات ريدبيرغ في الجزيئات: من الملاحظة إلى التحكم". المراجعة السنوية للكيمياء الفيزيائية . 56 : 91-117 . Bibcode : 2005ARPC...56...91F . doi : 10.1146/annurev.physchem.55.091602.094428 . ISSN 0066-426X . PMID 15796697 .  
  4. ^ جيسنر، أو. لي، م. شافير، ب. ريسلر، H .؛ ليفتشينكو، V.؛ كريلوف، أنا. أندروود، ج.؛ شي، ه.؛ الشرق، ل. واردلو، مارك ألماني؛ فم الذهب، وآخرون؛ هايدن، CC. ستولو، أ. (يناير 2006). "تصوير الفيمتو ثانية متعدد الأبعاد للتفكك الجزيئي" . علوم . 311 (5758): 219– 222. بيب كود : 2006Sci...311..219G . دوى : 10.1126/science.1120779 . ISSN 0036-8075 . بميد 16357226 . S2CID 40024888 .   
  5. ↑ Stohr, J., "NEXAFS Spectroscopy" Springer Series in Surface Science 25, (1992), p. 86.
  • الأطياف الذرية والبنية الذرية، جيرهارد هيرزبرج، برنتيس هول، 1937.
  • الذرات والجزيئات، مارتن كاربلوس وريتشارد ن. بورتر، بنجامين وشركاه، 1970.