Обложка Ельяшевич М.А. Атомная и молекулярная спектроскопия. Книга 2: Атомная спектроскопия
Id: 282608
949 руб.

АТОМНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ.
Атомная и молекулярная спектроскопия. Книга 2 Кн.2. Изд. стереотип.

Атомная и молекулярная спектроскопия. Книга 2: Атомная спектроскопия
URSS. 2022. 416 с. ISBN 978-5-9710-9494-4.
Типографская бумага

Аннотация

Настоящая книга является второй частью уникального труда выдающегося ученого-физика М.А.Ельяшевича "Атомная и молекулярная спектроскопия", который содержит последовательное изложение систематики атомных и молекулярных спектров. В книге рассматриваются вопросы атомной спектроскопии. Наряду с результатами исследований спектров в оптической области уделено внимание результатам радиоспектроскопических исследований атомов.

Издание рассчитано... (Подробнее)


Оглавление
Предисловие ко второму изданию7
Предисловие автора10
Глава 1. Уровни энергии и спектры атома водорода и водородоподобных ионов11
§1.1. Квантовые числа одноэлектронного атома и степень вырождения его уровней11
§ 1.2. Зависимость спектров одноэлектронных атомов от заряда и массы ядра15
§ 1.3. Характеристика стационарных состояний одноэлектронного атома20
§ 1.4. Правила отбора и вероятности переходов для одноэлектронных атомов33
§ 1.5. Тонкая структура уровней энергии и спектральных линий39
§ 1.6. Сдвиг уровней47
Глава 2. Электронные оболочки атомов и периодическая система элементов55
§2.1. Квантовые числа электронов в сложном атоме и принцип Паули55
§ 2.2. Электронные слои и оболочки и их заполнение62
§2.3. Зависимость энергии электронов от азимутального квантового числа65
§ 2.4. Ход заполнения электронных слоев и оболочек68
§2.5. Свойства элементов с заполненными и незаполненными оболочками70
§ 2.6. Типы спектров различных элементов74
Глава 3. Одноэлектронные спектры атомов с одним внешним s -электроном77
§3.1. Основной уровень атомов щелочных металлов77
§ 3.2. Возбужденные уровни и спектральные серии атомов щелочных металлов79
§ 3.3. Дублетная структура уровней атомов щелочных металлов85
§ 3.4. Интенсивности в спектрах атомов щелочных металлов97
§ 3.5. Спектры ионов, изоэлектронных с атомами щелочных металлов100
Глава 4. Основы общей систематики сложных спектров108
§4.1. Сложение орбитальных и спиновых моментов и типы связи108
§4.2. Общая характеристика нормальной связи114
§4.3. Термы конфигураций, состоящих из эквивалентных электронов123
§ 4.4. Термы смешанных конфигураций, содержащих эквивалентные электроны129
§4.5. Мультиплетное расщепление132
§4.6. Мультиплеты в спектрах135
§4.7. Случай связи146
Глава 5. Спектры атомов с двумя внешними s-электронами149
§ 5.1. Общая характеристика спектров атомов с двумя внешними электронами149
§5.2. Спектр атома гелия151
§5.3. Спектры атомов щелочноземельных металлов159
§ 5.4. Спектры атомов цинка, кадмия и ртути164
§ 5.5. Смещенные термы172
Глава 6. Спектры атомов с заполняющимися и заполненными р-оболочками179
§6.1. Общая характеристика спектров атомов с заполняющимися р-оболочками179
§6.2. Спектры атомов с одним внешним p-электроном182
§6.3. Спектры атомов с оболочками р2, р3 и р4187
§ 6.4. Спектры атомов галоидов192
§6.5. Спектры атомов инертных газов193
§ 6.6. Запрещенные линии в спектрах туманностей и солнечной короны198
Глава 7. Спектры атомов с достраивающимися d- и f-оболочками203
§7.1. Особенности спектров атомов с достраивающимися оболочками203
§ 7.2. Общая характеристика спектров атомов с достраивающимися d-оболочками205
§7.3. Спектры атомов с d-оболочками, заполненными менее чем наполовину213
§ 7.4. Спектры атомов с d-оболочками, заполненными наполовину215
§7.5. Спектры атомов с d-оболочками, заполненными более чем наполовину217
§7.6. Спектры атомов с внешними s-электронами, помимо заполненной d-оболочки222
§ 7.7. Общая характеристика спектров атомов с достраивающимися f-оболочками225
§7.8. Спектры атомов с f-оболочками, заполненными менее чем наполовину231
§7.9. Спектры атомов с f-оболочками, заполненными наполовину и более234
Глава 8. Рентгеновские спектры239
§ 8.1. Общая характеристика рентгеновских спектров поглощения и испускания239
§ 8.2. Регулярные и иррегулярные дублеты247
§8.3. Внутренняя конверсия рентгеновского излучения и недиаграммные линии254
§ 8.4. Интенсивности в рентгеновских спектрах257
Глава 9. Явление Зеемана и магнитный резонанс261
§9.1. Расщепление уровней энергии в магнитном поле261
§ 9.2. Общая картина зеемановского расщепления спектральных линий в слабом поле268
§9.3. Множители g в случае слабого поля276
§ 9.4. Типы зеемановских расщеплений спектральных линий282
§9.5. Явление Зеемана в сильных и в промежуточных полях290
§ 9.6. Общая характеристика магнитного резонанса297
§ 9.7. Исследование электронного магнитного резонанса методом атомных пучков303
§9.8. Исследование электронного магнитного резонанса методом поглощения307
Глава 10. Явление Штарка313
§ 10.1. Общая характеристика явления Штарка313
§ 10.2. Явление Штарка для атомов в общем случае318
§ 10.3. Явление Штарка для атома водорода320
§ 10.4. Штарковское уширение спектральных линий326
Глава 11. Моменты ядер и их спектроскопическое исследование330
§ 11.1. Общая характеристика моментов ядер330
§ 11.2. Магнитные и электростатические взаимодействия ядерных моментов334
§ 11.3. Моменты протона, нейтрона и дейтрона и сверхтонкая структура уровней атома водорода345
§ 11.4. Моменты ядер и сверхтонкая структура уровней и спектральных линий сложных атомов351
§ 11.5. Изотопическое смещение уровней энергии и спектральных линий364
§ 11.6. Модели ядра и теории моментов ядер370
Приложения379
Литература379
1. Монографии, учебники и обзоры379
а) Общие вопросы оптики379
б) Атомная спектроскопия и смежные вопросы379
в) Молекулярная спектроскопия и смежные вопросы381
г) Прикладная спектроскопия383
д) Теоретическая физика, астрофизика и другие вопросы384
2. Оригинальные работы385
а) Работы, характеризующие развитие спектроскопии до создания квантовой механики (в хронологическом порядке)385
б) Теоретические работы по атомным спектрам и смежным вопросам387
в) Работы по атомной спектроскопии и смежным вопросам388
г) Работы по явлению Зеемана, магнитному резонансу, сверхтонкой структуре и смежным вопросам389
д) Работы по вращательным и колебательным спектрам молекул392
е) Работы по электронным спектрам молекул, химической связи и смежным вопросам394
3. Дополнения к библиографии397
Таблица волновых чисел, соответствующих энергиям, выраженным в электронвольтах401
Предметный указатель404

Предисловие ко второму изданию

(Настоящее издание соответствует второй части книги М.А.Ельяшевича "Атомная и молекулярная спектроскопия" (М.: URSS, 2001) и публикуется параллельно с двумя книгами М.А.Ельяшевича "Атомная и молекулярная спектроскопия. Общие вопросы спектроскопии" и "Атомная и молекулярная спектроскопия. Молекулярная спектроскопия".)

Эта книга была опубликована в 1962 году. Родилась она из цикла лекций, которые автор читал еще в ГОИ им.С.И.Вавилова аспирантам и сотрудникам этого Института. Разумеется, может возникнуть вопрос, а зачем переиздавать эту книгу, да еще без каких-либо изменений, спустя столько лет? Область науки, которой эта работа посвящена, с тех пор необычайно продвинулась. Так стоит ли возвращаться к старому? Чтобы ответить на этот вопрос вспомним, что как раз в период от конца двадцатых до конца пятидесятых годов закладывались принципиальные основы базирующейся уже на квантовой базе современной теории и методов расчета свойств объектов микромира. Эти основы не только не были ревизованы в последующем, но как раз послужили тем фундаментом, на котором и было построено громадное здание современной теоретической атомной и молекулярной спектроскопии. Это привело не только к пониманию физики тех процессов, которые происходят в результате взаимодействия электромагнитного поля с веществом, но и к возможности предсказать на количественном уровне наблюдаемые проявления такого взаимодействия для очень крупных систем, вплоть до полимеров и кристаллов, с достоверностью, достаточной для оптимального выбора пути исследования или создания "молекулярной машины" путем замены натурных экспериментов компьютерными. Весь опыт развития любой области науки показывает, что сам этот процесс невозможен без постоянного обращения к исходным базовым положениям, трактовкам тех или иных понятий и явлений.

Это, в свою очередь, требует обобщения и концентрирования соответствующих знаний. Лучшей формой такого концентрирования были и остаются монографии. "Старение" монографий происходит тем медленнее, чем более фундаментальные знания в них обобщаются. Конечно, создать такой концентрат очень трудно. Подобно тому, как архивная полка не есть еще наука и для превращения исходного материала в "Историю государства Российского" нужна дополнительно голова Н.Карамзина, так и для того, чтобы разбросанный по разным статьям материал многих авторов превратился в концентрат знаний, нужна голова крупного исследователя, свободно ориентирующегося во всем многообразии сведений и способного выделить в нем самое главное и подчеркнуть внутренние связи. Разумеется, это удается только ученым, широкая эрудиция которых базируется не на чтении чужих публикаций или на их воспроизведении с небольшими вариациями, а на собственной активной творческой работе, развивающей данную область науки. Ученые необходимого для этого уровня составляют редкость. Именно поэтому и монографии, подобные той, которая сейчас вновь предлагается читателям, появляются также редко. В частности, в отечественной, да и зарубежной литературе, монографии, подобной этой, так и не появилось. Надо еще учесть, что само по себе написание книги такого большого объема требует громадного труда и далеко не все даже выдающиеся ученые на это способны. Л.Ландау был блестящим ученым, но здание "Теоретической физики" не было бы построено без "пера" Е.Лифшица, который и выполнил всю практическую работу.

Михаил Александрович Ельяшевич принадлежал к той группе ученых, которые заложили самые основы современной теории атомных и молекулярных спектров. Он автор ряда крупных монографий по разным разделам теории оптических спектров, практически целиком построенных на оригинальных материалах. Он одинаково свободно чувствовал себя как в области атомной, так и молекулярной спектроскопии. Именно это позволило ему создать уникальное научное произведение, пожалуй, не имеющее равных по широте и уровню обсуждаемых вопросов и именно поэтому не потерявшее свое значение и сейчас. Без всякого преувеличения можно сказать, что вся наша последующая теоретическая спектроскопия, подобно литературе, вышедшей из "Шинели" Н.Гоголя, вышла из исследований М.Ельяшевича. Новые кадры спектроскопистов учились по его книгам. Монография "Атомная и молекулярная спектроскопия" всегда рекомендовалась в качестве основного пособия при подготовке кандидатского минимума по соответствующей специальности. К сожалению, она практически сразу стала библиографической редкостью и сделалась недоступной. Надо поэтому приветствовать повторное издание этой выдающейся монографии и принести глубокую благодарность тем, кто сделал это повторное издание возможным.

Книга оставлена без изменений так, как она была написана автором. Это сделано совершенно сознательно. Основы теории атомных и молекулярных спектров, а именно этот-то материал и составляет главное содержание монографии, не изменилось. Вводить же отдельные вставки и пояснения, указывающие на дальнейшее развитие основополагающих идей и методов расчетов, так же неразумно, как подправлять классическую картину на том основании, что появились более выразительные краски. Кроме того, любые такие замечания всегда отражали бы точку зрения их автора и, следовательно, нарушали бы "авторскую чистоту" оригинала. К книге только добавлена в качестве отдельной вставки дополнительная библиография, содержащая ссылки на небольшое число достаточно крупных монографий по теории атомных и молекулярных спектров, опубликованных как в отечественной, так и в зарубежной печати за годы после выхода "Атомной и молекулярной спектроскопии".

Заключая это краткое предисловие, считаю необходимым отметить, что Михаил Александрович был не только выдающимся по всем меркам ученым, но и замечательным человеком по своим душевным и нравственным качествам. У него было много учеников и друзей, испытавших на себе его благотворное влияние. Пусть это издание его капитального труда послужит ему памятником и даст возможность новому поколению ученых насладиться, пусть и заочно, общением с ним!

Чл.-корр. РАН Л.А.Грибов

Предисловие автора

Данная книга содержит последовательное изложение систематики атомных и молекулярных спектров. В основу книги положены лекции, прочитанные в Государственном оптическом институте имени С.И.Вавилова в 1956 г. для научных сотрудников и аспирантов и прекрасно застенографированные О.В.Соколовой, которой я приношу мою глубокую благодарность. В книге также использован опыт ведения курсов спектроскопии в ленинградских вузах и в Белорусском государственном университете имени В.И.Ленина.

Книга состоит из трех частей (монография М.А.Ельяшевича "Атомная и молекулярная спектроскопия" (М.: URSS, 2001) переиздается в трех книгах. Первая часть монографии вошла в книгу "Атомная и молекулярная спектроскопия. Общие вопросы спектроскопии" (М.: URSS, 2006). Вторая часть составляет содержание настоящей книги, а третья -- книги "Атомная и молекулярная спектроскопия. Молекулярная спектроскопия" (М.: URSS, 2006)). Первая часть посвящена общим вопросам спектроскопии, ясное понимание которых является чрезвычайно важным. Во второй части рассматриваются вопросы атомной спектроскопии, в третьей части -- молекулярной спектроскопии. Наряду с результатами исследований спектров в оптической области уделено внимание результатам радиоспектроскопических исследований атомов и молекул. Разбирается ряд смежных вопросов, в частности вопросы химической связи в двухатомных и многоатомных молекулах, весьма существенные при рассмотрении электронных спектров молекул.

Книга рассчитана на широкие круги спектроскопистов и специалистов смежных специальностей, как научных работников и инженеров, так и студентов старших курсов. Более трудный материал, в частности материал, требующий знания квантовой механики, напечатан мелким шрифтом и может быть опущен читателем, не имеющим соответствующей подготовки и знакомым лишь с общими основами квантовой теории. В полном объеме книга примерно соответствует кандидатскому минимуму по спектроскопии. Приведенный в конце книги список литературы не является исчерпывающим. В него включены основные монографии, учебники и обзоры по спектроскопии и смежным вопросам и ряд оригинальных исследований. В заключение приношу искреннюю благодарность Э.В.Шпольскому, В.К.Прокофьеву и Б.С.Непоренту, прочитавшим рукопись, за ценные замечания, Е.Е.Жаботинскому и Л.Ф.Вересу за тщательное редактирование книги и всем товарищам, помогавшим мне при подготовке и оформлении рукописи.


Об авторе
Ельяшевич Михаил Александрович
Выдающийся физик, крупнейший специалист в области атомной и молекулярной спектроскопии, физики плазмы и радиационной плазмодинамики. Академик АН БССР (1956). Доктор физико-математических наук, профессор. Окончил в 1930 г. физический факультет Ленинградского университета. Работал в Институте химической физики АН СССР, а с 1935 г. — в Государственном оптическом институте. В 1937 г. защитил кандидатскую диссертацию, в 1944 г. — докторскую. В 1946–1949 гг. был ответственным за подготовку и реализацию программы оптических наблюдений первого советского ядерного взрыва.

В 1956 г. М. А. Ельяшевич возглавил лабораторию высокотемпературной оптики Института физики Академии наук БССР и начал работы в области физики низкотемпературной плазмы. К этому времени относится написание монографии «Атомная и молекулярная спектроскопия», которая стала основным учебником для нескольких поколений физиков-спектроскопистов. Руководил также кафедрой атомной и молекулярной физики Белорусского государственного университета (1968–1977), работал профессором кафедры ядерной физики БГУ (1977–1983), научным консультантом НИИ прикладных физических проблем при БГУ (1983–1990), главным научным сотрудником Института тепло- и массообмена (1990–1995).

М. А. Ельяшевич — лауреат Ленинской премии, двух Государственных премий СССР, Государственной премии Республики Беларусь. Под его руководством были подготовлены специалисты по различным направлениям физики, среди которых десятки кандидатов и докторов наук, члены РАН и НАН Беларуси. Им также был внесен существенный вклад в разработку вопросов истории и методологии физики.