Введение
Возбужденные квантовые состояния с удобной формулой энергии Ридберга. Состояния Ридберга атома или молекулы – это электронно возбужденные состояния, энергии которых подчиняются формуле Ридберга при сближении с ионным состоянием с энергией ионизации. Хотя формула Ридберга была разработана для описания атомных уровней энергии, она также использовалась для описания многих других систем, имеющих электронную структуру, примерно аналогичную атомному водороду. В общем случае, при достаточно высоких главных квантовых числах, возбужденная электрон-ионная система ядра приобретает характеристики, свойственные водородоподобной системе, и уровни энергии подчиняются формуле Ридберга. Энергии состояний Ридберга сходятся к энергии иона. Порог энергии ионизации – это энергия, необходимая для полного высвобождения электрона из ионного ядра атома или молекулы. На практике, волновой пакет Ридберга создается лазерным импульсом на водородоподобном атоме и, таким образом, заполняет суперпозицию состояний Ридберга. Современные исследования с использованием методов накачки-зондирования демонстрируют молекулярные пути – например, диссоциацию (NO)₂ – через эти особые состояния.
The Rydberg states of an atom or molecule are electronically excited states with energies that follow the Rydberg formula as they converge on an ionic state with an ionization energy. Although the Rydberg formula was developed to describe atomic energy levels, it has been used to describe many other systems that have electronic structure roughly similar to atomic hydrogen. In general, at sufficiently high principal quantum numbers, an excited electron ionic core system will have the general character of a hydrogenic system and the energy levels will follow the Rydberg formula. Rydberg states have energies converging on the energy of the ion. The ionization energy threshold is the energy required to completely liberate an electron from the ionic core of an atom or molecule. In practice, a Rydberg wave packet is created by a laser pulse on a hydrogenic atom and thus populates a superposition of Rydberg states. Modern investigations using pump probe experiments show molecular pathways – e. g. dissociation of (NO)2 – via these special states.
Серия Ридберга
Ряд Ридберга описывает энергетические уровни, связанные с частичным удалением электрона из ионного ядра. Каждая серия Ридберга сходится к порогу энергии ионизации, соответствующему определенной конфигурации ионного ядра. Эти квантованные энергетические уровни Ридберга можно соотнести с квазиклассической атомной моделью Бора. Чем ближе к порогу энергии ионизации, тем выше главное квантовое число и тем меньше разница в энергии между "состояниями Ридберга вблизи порога". При переходе электрона на более высокие энергетические уровни пространственное отклонение электрона от ионного ядра увеличивается, и система все больше соответствует квазиклассической модели Бора.
Энергия штатов Ридберг
Энергию ридберговских состояний можно уточнить, включив в формулу Ридберга поправку, называемую дефектом квантования. Поправка на "дефект квантования" связана с наличием распределенного ионного ядра. Даже для многих электронно-возбужденных молекулярных систем взаимодействие ионного ядра с возбужденным электроном может проявляться в общих чертах как взаимодействие между протоном и электроном в атоме водорода. Спектроскопическая идентификация этих состояний подчиняется формуле Ридберга, и они называются ридберговскими состояниями молекул.
Молекулярные состояния Ридберга
Хотя энергетическая формула ряда Ридберга вытекает из структуры, подобной водородному атому, состояния Ридберга также наблюдаются в молекулах. Волновые функции высоколежащих состояний Ридберга очень размыты и охватывают диаметры, стремящиеся к бесконечности. В результате, любая изолированная нейтральная молекула на пределе Ридберга ведет себя как водородный атом. Для молекул с несколькими стабильными одновалентными катионами могут существовать несколько рядов Ридберга. Из-за сложности молекулярных спектров, низколежащие состояния Ридберга в молекулах часто смешиваются с валентными состояниями, имеющими близкую энергию, и поэтому не являются чистыми состояниями Ридберга.