La física atómica - Atomic physics


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La física atómica es el campo de la física que estudia los átomos como un sistema aislado de electrones y un núcleo atómico . Es principalmente de la distribución de los electrones alrededor del núcleo y los procesos por los cuales estos dispositivos de cambio. Este comprende iones , átomos neutros y, a menos que se indique lo contrario, se puede suponer que el término átomo incluye iones. [Citación necesaria]

El término física atómica puede estar asociada con la energía nuclear y las armas nucleares , debido a la sinónimo de uso de la atómica y nuclear en la norma Inglés . Los físicos distinguen entre la física atómica - que se ocupa del átomo como un sistema que consta de un núcleo y electrones - y la física nuclear , que considera los núcleos atómicos solos.

Al igual que con muchos campos de la ciencia, la estricta delimitación puede ser altamente artificial y la física atómica es a menudo considerado en el contexto más amplio de la física atómica, molecular y óptica . Grupos de investigación de la física son por lo general tan clasifican.

átomos aislados

La física atómica considera principalmente átomos en el aislamiento. Modelos atómicos consistirán en un solo núcleo que puede estar rodeado por una o más encuadernados electrones. No se refiere a la formación de moléculas (aunque gran parte de la física es idéntica), ni examinar átomos en un estado sólido como materia condensada . Se refiere a procesos tales como la ionización y excitación por fotones o colisiones con las partículas atómicas.

Mientras que los átomos de modelado en aislamiento pueden no parecer realista, si se considera átomos en un gas o plasma entonces las escalas de tiempo para las interacciones átomo-átomo son enormes en comparación con los procesos atómicos que son considerados generalmente. Esto significa que los átomos individuales pueden ser tratados como si cada uno fuera de forma aislada, como la inmensa mayoría de las veces son. Por esta consideración física atómica proporciona la teoría subyacente en la física del plasma y física atmosférica , aunque ambos trato con un gran número de átomos.

Configuración electrónica

Los electrones forman nocionales conchas alrededor del núcleo. Estos son normalmente en un estado fundamental , pero pueden ser excitadas por la absorción de la energía de la luz ( fotones ), los campos magnéticos, o la interacción con una partícula de colisión (típicamente iones o otros electrones).

En el modelo de Bohr, se muestra la transición de un electrón con n = 3 a la carcasa n = 2, donde se emite un fotón. Un electrón de Shell (n = 2) debe haber sido eliminado de antemano por ionización

Los electrones que pueblan una cáscara se dice que están en un estado ligado . La energía necesaria para arrancar un electrón de su concha (tomando hasta el infinito) se llama la energía de enlace . Cualquier cantidad de energía absorbida por el electrón en exceso de esta cantidad se transforma en energía cinética de acuerdo con la conservación de la energía . El átomo se dice que ha sufrido el proceso de ionización .

Si el electrón absorbe una cantidad de energía menor que la energía de enlace, que será transferido a un estado excitado . Después de un cierto tiempo, el electrón en un estado excitado se "saltar" (se someten a una transición) a un estado inferior. En un átomo neutro, el sistema emitirá un fotón de la diferencia de energía, ya que se conserva la energía.

Si un electrón interno ha absorbido más de la energía de enlace (de modo que el átomo ioniza), entonces un electrón más exterior puede experimentar una transición para llenar el orbital interior. En este caso, un fotón visible o una característica de rayos x se emite, o un fenómeno conocido como el efecto Auger puede tener lugar, donde la energía liberada se transfiere a otro electrón ligado, provocando que vaya en el continuo. El efecto Auger le permite a uno multiplicar ionizar un átomo con un solo fotón.

Hay bastante estrictas reglas de selección en cuanto a las configuraciones electrónicas que pueden ser alcanzados por la excitación por la luz - sin embargo, no existen tales normas para la excitación de los procesos de colisión.

Historia y antecedentes

Uno de los primeros pasos hacia la física atómica fue el reconocimiento de que la materia estaba compuesta de átomos . Forma parte de los textos escritos en sexto siglo antes de Cristo al segundo siglo antes de Cristo, como las de Demócrito o Vaisheshika Sutra escrito por Kanad . Esta teoría fue desarrollada posteriormente en el sentido moderno de la unidad básica de un elemento químico por el químico y físico británico John Dalton en el siglo 18. En esta etapa, que no estaba claro qué átomos eran aunque podrían ser descritos y clasificados por sus propiedades (a granel). La invención del sistema periódico de elementos de Mendeleev fue otro gran paso adelante.

El verdadero comienzo de la física atómica está marcada por el descubrimiento de las líneas espectrales y los intentos de describir el fenómeno, sobre todo por Joseph von Fraunhofer . El estudio de estas líneas condujo al modelo atómico de Bohr y el nacimiento de la mecánica cuántica . Al tratar de explicar los espectros atómicos se reveló una nueva modelo matemático de la materia. En lo que se refiere a los átomos y sus capas de electrones, no sólo este rendimiento una mejor descripción general, es decir, el modelo orbital atómica , sino que también proporciona una nueva base teórica para la química ( química cuántica ) y espectroscopia .

Desde la Segunda Guerra Mundial , los dos campos teóricos y experimentales han avanzado a un ritmo rápido. Esto se puede atribuir al progreso en la tecnología de la computación, que ha permitido que los modelos más grandes y más sofisticados de la estructura atómica y los procesos de colisión asociados. Avances tecnológicos similares en aceleradores, detectores, la generación del campo magnético y láser han ayudado en gran medida el trabajo experimental.

físicos atómicos significativos

Ver también

referencias

Bibliografía

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enlaces externos