1.原子的能級
束縛電子繞核運動具有壹定軌道,這些軌道是不連續的。在每壹個可能軌道上的電子也都具有壹定能量。因此電子在各個可能軌道上所具有的能量也是不連續的,我們稱這些不連續的能量數值為原子的能級。
原子的能級通常用電子伏特(eV)來表示。1eV等於壹個電子經過電位差為1V的電場所做的功。
1電子伏特(eV)=1.602×10－12爾格
1千電子伏特(keV)=103電子伏特(eV)
1兆電子伏特(MeV)=106電子伏特(eV)
處於穩定狀態的原子不放出能量。當原子處在激發狀態時,電子是不穩定的。當電子由
遠離原子核的較高能級(例如WL)躍遷到靠近原子核的較低能級(例如WK)時,相應的能量將發生變化,ΔW=WL－WK,以發射光子的形式將能量釋放出來(圖1-3)。有
ΔW=hν=WL－WK
式中：h——普朗克常數,等於6.6261×10－34J·s；
ν——光子的頻率；
hν——光子的能量。
圖1-3 電子發射光子示意圖
將某種原子發射的各種頻率的光子按波長排列起來(即按能量排列),便構成了該種原子的發射光譜。原子的光譜也即原子的能譜。由於不同核素的原子具有不同的能級,因此,每種核素的原子只能發出某些特定波長的譜線,所以每種核素都有各自獨特的原子光譜。
2.核能級
組成原子核的中子和質子,也是在運動變化之中。運動狀態不同,相應的能量狀態也不同。因此,原子核如同原子壹樣有不同的能級。原子核中能量的分布也是壹級壹級的,或者說原子核能夠處在各種激發狀態中。壹個原子核最低的能量狀態叫“基態”,比基態高的能量狀態稱為“激發態”。形象地表示如圖1-4所示。
圖1-4 核能級示意圖
如果原子核的運動狀態處在激發態的某個能級上,這種狀態是不穩定的,它往往通過放出光子從激發態回到基態。這和原子中的電子從能級較高的激發狀態躍遷到能級較低的狀態時放出光子的情況十分相似。但核能級變化放出的光子,波長很短,能量很大,在核物理中把這種光子稱為γ光子或γ射線。某種原子核放出各種能量γ光子的集合,便是該種核的γ能譜,這是放射性物探中要經常利用的。