Atomun uyarılması nedir, nasıl yapılır? Atomun uyarılması çeşitleri, özellikleri, hakkında bilgi.
ATOMUN UYARILMASI
Temel haldeki atomlar,
a) Hızlandırılmış elektronlarla bombardıman edilerek.
b) Sıcaklıkları arttırılarak
c) Fotonlarla bombardıman edilerek
uyarılabilirler.
a) Elektronlarla Uyarma
Elektronlarla bombardıman edilen atomların ışık yayması için uyarılması gerekir. Bu uyarılma, atoma gönderilen elektronların enerjisinin atomların 1. uyarılma enerjine eşit veya büyük olması halinde gerçekleşir. Yoksa uyarılma olmaz ve ışıma gerçekleşmez. 1. uyarılma enerji seviyesinde bulunan atomların temel hale dönerken yaydıkları ışık spektroskopla incelendiğinde tek bir çizgi görülür.
Mesela civa ile deney yapıldığında bombardıman yapan elektronların enerjisi 4,9 eV u geçince spektroskopta dalga boyu 2537 A° olan mor ötesi ışık gözlenir. Spektrumdaki bu parlak çizgi civa atomunun karakteristik çizgisidir. Genelde civa spektromunda belli dalga boylarına sahip bir çok karakteristik çizgi bulunur. Bu çizgiler atomu bombardıman eden elektronların enerjileri arttıkça görülmeye başlar. Verilen uyarma enerjisi teker teker atomların temel hale dönmeleri sonucunda foton olarak yayılır. Sonuç olarak, atomlar bombardıman eden elektronlardan sadece belli enerji miktarlarını alırlar ve temel hale dönerken de bu belli değerdeki enerjileri foton olarak yayarlar. Yayılan bu fotonların enerjisi bu enerjideki fotonun dalga boyu da ile bulunur.
Şekilde atom ve atomun enerji düzeyleri dikdörtgen levhalarla, elektron ve fotonun kinetik enerjisi paket şeklinde temsili olarak gösterilmiştir.
a) da, elektronun enerjisi, atomu 1. uyarılma düzeyine çıkaracak enerjiden küçük olduğundan, esnek çarpışma yaparak aynı enerjiyle gider ve atom uyarılmadığı için ışıma olmaz.
b) de, elektronun enerjisi, 1. uyarılma enerjisinden daha fazla olduğundan atom elektrondan 2. enerji düzeyine çıkmak için gerekli enerjiyi soğurur ve elektron geri kalan enerjiyle yoluna devam eder. Bu çarpışma esnek olmayan çarpışmadır.
c) de uyarılmış atom temel hale dönerken, enerji düzeyleri arasındaki farka eşit enerjili foton yayar.
Birçok elementin atomları elektron çarpışmaları yoluyla incelenmiştir. Bu deneylerde her atomun kendisine ait enerji düzeyleri ve iyonlaşma enerjileri bulunduğu anlaşılmıştır.
Şekilde farklı büyüklükte kinetik enerjili elektronlarla bombardıman edilerek uyarılan civa atomlarının temel hale dönerken yaptığı ışımaların spektrum çizgileri gösterilmiştir.
7,0 eV luk kinetik enerjili elektronlarla uyarılmış atomun ışıma yapması ve spektrum çizgisi Şekil (a) da gösterildiği gibidir. 8,4 eV luk kinetik enerjili elektronlarla uyarılmış atomun ışıma yapması ve spektrum çizgileri Şekil (b) de gösterildiği gibidir. 8,9 eV luk kinetik enerjili elektronlarla uyarılmış atomun ışıma yapması ve spektrum çizgileri Şekil (c) de gösterildiği gibi olur.
b) Sıcaklığın Artırılması İle Uyarma
Oda sıcaklığında temel halde bulunan atomların, sıcaklıkları arttıkça atomlar arası çarpışmalarda şiddetlenir. Yeterli yüksek sıcaklıklarda atom çarpışmalarından bazıları, elektronla olan çarpışmalarda olduğu gibi esnek olmayan çarpışma yapar. O zaman çarpışan atomlardan birkaçı birden uyarılmış duruma geçerler. Böylece sıcaklık arttıkça gitgide daha fazla atom uyarılmış duruma geçer. Yeterli sayıda atom uyarılınca gaz ışıma yapar. Atomlar temel hallerine dönerken foton yayarlar. Bazen bu geçiş bir kaç basamakta olur. Bazen de tek basamakta geçilir. Bir kaç basamaktaki geçişlerde düşük enerjili birkaç foton yayınlanırken, tek basamaktaki geçişte yüksek enerjili tek foton yayınlanır. Yayınlanan fotonların frekansları enerji düzeyleri arasındaki farkla doğru orantılıdır.
c) Fotonlarla Uyarma
Şekilde atomun değişik enerjili fotonlarla bombardıman edilmesi ve atomun enerji durumları görülmektedir. Burada temel halde bulunan atoma gelen fotonun enerjisi, atomu 1. uyarılma haline geçiremeyecek kadar küçükse, foton ya atomun içinden geçer ya da esnek olarak saçılır. Şekil (a) da görüldüğü gibi foton enerjisini kaybetmez ve atom uyarılmaz. Fotonun enerjisi atomu 1. uyarılma haline geçirmeye tam yetiyorsa atom fotonu soğurur ve Şekil (b) de görüldüğü gibi atom uyarılır.
Uyarılmış atom Şekil (c) de görüldüğü gibi aynı enerjili bir foton saçarak temel hale döner.
Fotonun enerjisi atomun 1. uyarılma enerjisinden büyük fakat 2. uyarılma enerjisinden küçükse Şekil (d) de görüldüğü gibi foton ya atomun içinden geçer yada esnek olarak saçılır gider yani foton soğrulmaz atom da uyarılmaz