Fotoindukowana separacja ładunku
Fotoindukowana separacja ładunków to proces, w którym elektron w atomie lub cząsteczce zostaje wzbudzony do wyższego poziomu energetycznego przez absorpcję fotonu, a następnie opuszcza atom lub cząsteczkę w wolną przestrzeń lub do pobliskiego akceptora elektronów .
modelu Rutherforda
Atom składa się z dodatnio naładowanego jądra otoczonego związanymi elektronami. Jądro składa się z nienaładowanych neutronów i dodatnio naładowanych protonów. Elektrony są naładowane ujemnie. Na początku XX wieku Ernest Rutherford zasugerował, że elektrony krążą wokół gęstego jądra centralnego w sposób analogiczny do planet krążących wokół Słońca. Siła dośrodkowa wymagana do utrzymania elektronów na orbicie została zapewniona przez siłę Coulomba protonów w jądrze działających na elektrony; podobnie jak siła grawitacji Słońca działająca na planetę zapewnia siłę dośrodkową niezbędną do utrzymania planety na orbicie.
Ten model, choć atrakcyjny, nie sprawdza się w prawdziwym świecie. Promieniowanie synchrotronowe spowodowałoby, że orbitujący elektron utraciłby energię orbity i skierowałby się do środka, ponieważ wektor przyspieszenia cząstki pomnożony przez jego masę (wartość siły wymaganej do utrzymania elektronu w ruchu kołowym) byłby mniejszy niż siła elektryczna, proton przyłożony do elektronu.
Gdy elektron wpadnie spiralnie do jądra, elektron połączy się z protonem, tworząc neutron, a atom przestanie istnieć. Ten model jest ewidentnie błędny.
modelu Bohra
W 1913 roku Niels Bohr udoskonalił model Rutherforda, stwierdzając, że elektrony istnieją w dyskretnych skwantowanych stanach zwanych poziomami energii . Oznaczało to, że elektrony mogły zajmować orbity tylko przy określonych energiach. prawa fizyki kwantowej , które nie są zgodne z prawami klasycznej mechaniki newtonowskiej .
Elektron, który jest nieruchomy i całkowicie wolny od atomu, ma energię 0 dżuli (lub 0 elektronowoltów). Elektron, który jest opisany jako będący w „stanie podstawowym”, ma (ujemną) energię równą energii jonizacji atomu. Elektron będzie przebywał na tym poziomie energii w normalnych warunkach, chyba że stan podstawowy jest pełny, w którym to przypadku dodatkowe elektrony będą przebywać na wyższych stanach energetycznych.
Jeśli foton światła uderzy w atom, zostanie pochłonięty wtedy i tylko wtedy, gdy energia tego fotonu będzie równa różnicy między stanem podstawowym a innym poziomem energii w tym atomie. To podnosi elektron na wyższy poziom energetyczny.
Jeżeli foton światła uderzający w atom ma energię większą niż energia jonizacji, zostanie pochłonięty, a elektron pochłaniający energię zostanie wyrzucony z atomu z energią równą energii fotonu minus energia jonizacji.
Zobacz też