Atomik Geçişler

Merhaba arkadaşlar bugün sizlere atomik geçişler, atomik geçişler de seçim kurallarını ve atomik geçişler de diğer olası olayları anlatacağım. Bir atomun yalnızca izinli durumlar arasındaki enerji farklarına karşılık gelen frekanslarda elektromanyetik radyasyon yayınladığını veya somurduğunu gör­müştük. Şimdi bu işlemin detaylarına bakacağız. Şekil 1’deki gibi E₁, E₂, E₃…. ile gösterilen bir çok enerji düzeyi olan bir atom göz önüne alalım. Atom üzerine ışık düştüğünde enerjisi atomun iki enerji düzeyi arasındaki farka eşit olan hf enerjili fotonlar soğurulabilir.

Böyle uyarılmayla soğurma sürecini tem­sil eden bir çizim Şekil 2’de gösterilmiştir.

Normal sıcaklıklarda atomların çoğunluğu taban durumdadır. Bir kap içinde bulunan gaz halindeki bir ele­mentin atomları üzerine bütün olası foton frekanslarını içeren (sürekli spektrum) bir ışık demeti düşürüldüğünde, enerjileri sadece E₂ – E₁, E₃ – E₁, E₄ – E₁, E₃ – E₂, E₄ – E₂ vb. olan fotonlar soğurulabilir. Bu soğurmanın bir so­nucu olarak bazı atomlar uyarılmış düzeyler denen daha yüksek enerji düzey­lerine çıkarlar.

Atom önce uyarılmış durumdadır, uyarılmış atomun geri atlama olasılık vardır ve bu işlemde Şekil 3’deki gibi bir foton yayınlar. Bu işlem kendiliğinden yayınlanma olarak bilinir, çünkü bu rastgele bir olaydır, geçiş için bir tetikleyici ihtiyaç yoktur. Bir atom tipik olarak uyarılmış durumda sadece yaklaşık 10^-8 s kalır.

Uyarılmış durumda bulunan bir atom iki ya da daha fazla ara basamak durumlarına uğrayarak geri dönerse, geri dönüş süresinde yayınlanan fotonların enerjileri atom tarafından soğurulmuş olan ilk fotonun enerjisinden küçük­türler. Bu sürece fluoresans denir. Bir fluoresant lambada, bir uçtaki flaman­dan çıkan elektronlar öbür uca giderken lamba içindeki cıva buharı atomla­rıyla çarpışır ve cıva atomlarının uyarılmış durumlara çıkmasına neden olur. Bu atomlar alt enerji düzeylerine geçiş yaparken morötesi fotonlar yayar. Bu fotonlar lambanın iç yüzeyindeki kaplama tabakasına çarpar. Bu tabaka fotoları soğurur ve fluoresans yoluyla görünür ışık yayar.

Fosferasans maddeler benzer bir süreçle parlak görünümde olurlar. Yalnız bu maddelerin uyarılmış atomları birkaç saniyeden saatlerle ölçülebilen büyük zaman aralıklarında uyarılmış durumlarından birinde kalabilirler. Onun­da atomlar taban düzeye inerler ve iniş sırasında görünür ışık yayarlar. Uyarıl­mış düzeylerde uzun süre kalışları sebebiyle fosforesans maddeler karanlığın çökmesinden sonra uzun süre ışımaya devam ederler. Kendiliğinden yayınlanmaya ilave olarak, uyarılmış yayınlanma da vardır. Şekil 4 deki gibi E₂ uyarılmış durumda bulunan bir atom düşünün. Eğer uyarılmış durum yarı kararlı durum ise, yani bu durumun ortalama ömrü , uyarılmış durumlar için bilinen 10^-8 lik ortalama ömürden çok büyük ise ken­diliğinden yayma için geçecek zaman aralığı da bağıl olarak uzun olacaktır. Bu zaman aralığında atom üzerine hf = E₂ – E₁, enerjili bir foton gönderdiğimizi varsayalım. Olası bir olay foton enerjisinin atomu iyonlaştırıcak kadar yeterli enerjiye sahip olması ve onu iyonlaştırmasıdır.

Atomik Geçişler de Diğer Olası Olay

Diğer olası olay ise gelen foto­nun atom ile etkileşmeye girmesi ve atomu taban seviyeye geri döndürerek hf=E₂– E₁, enerjili ikinci bir foton yaymasına sebep olmasıdır. Bu ikinci süreç­te gelen foton soğurulmaz ve uyarılmış yaymadan sonra enerjileri özdeş olan iki foton ortaya çıkar, gelen foton ve yayınlanan foton. iki foton aynı fazdadır.

1980 ‘li yılların ortalarında bir tek iyonu elektromanyetik olarak tuzaklamak ve bundan uyarılmış ışık yayılmasını sağlamak mümkün ha­le getirildi. Böylece bu süreç de atomların ayrık enerji düzeyleri olduğunu doğrudan onaylamış oldu.