研究与评论:纯粹与应用雷竞技苹果下载物理学杂志
菜单ISSN: 2320 - 2459
ISSN: 2320 - 2459
Elabd AA＊El-Rabaie EM和Shalaby AAT
埃及米努菲亚大学电子工程学院，32952 Menouf。
收到:07/13/2015接受:10/21/2015发表:10/23/2015
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在本文中，我们研究了一个假设，即一个电子的轨道或能级可以被认为是一个隧道结的电极。在此基础上，以氢原子为例，建立了原子发射的等效电路模型。并利用铁和钠的线谱对模型进行了验证。
单电子隧穿，库仑封锁，玻尔模型，原子光谱，原子结构。
一百年前，尼尔斯·玻尔提出了他的原子模型。他只成功地解释了单电子原子(氢和电离氦)的线谱，因此还需要更一般的模型。1926年，Erwin Schrödinger提出了他著名的方程，用系统波函数的概念描述了复杂的物理系统，但在很多情况下，Schrödinger方程的求解不是一个常规的过程。
在这篇论文中，我们从另一个角度来研究原子。将原子看作一个电路，利用元素的实测线发射来计算原子等效电路的各分量的值。
下一节将研究电子通过隧道结的量子隧穿和跨越能级的跃迁之间的类比。第三部分以氢原子为例，建立了原子发射的电学模型。最后一节指出，原子发射的模型也适用于重原子。
从单一电子学到玻尔模型
单个电子器件，控制一个或几个电子沿着小导电粒子“岛”系统的转移，这些小导电粒子“岛”被隧道屏障隔开，是高密度集成器件中有前途的超低功率器件。
固态单电子学领域始于1985年，当时Averin和Likharev应用了正统理论[1]关于离散电荷沿金属导体通过能量势垒的转移，金属导体被大约1纳米的绝缘材料隔开，即所谓的“隧道结”[2］．1987年，他们的理论工作得到了富尔顿和多兰实验的支持[3.当第一个单电子晶体管问世时。
单电子学的物理学是建立在库仑阻塞概念的基础上的。这意味着，要通过电容为C的隧道结转移一个电子，电子必须克服充电能垒EC［4，库仑封锁能，其中:
EC= e2/ 2 c (1)
频率为f ~ E的电磁辐射C/h为单电子系统的光响应[5]，因此发射光子的波长λ可表示为:
（2）
其中h是平板常数，c是真空中电磁波的速度，c是隧道结的电容，常数
等于1.5477 × 10 mF－1．波长λ是发射光子的波长。
如果能级s轨道被认为是导电球，电子波函数的最大值|Ψ |2-能级的玻尔半径-被认为是球体的半径。真空分隔的两个集中导电球之间的电容为:
（3）
其中εo为真空的介电常数，a和b分别为内外球的直径。将式(3)代入式(2)，求解1/λ，
（4）
式(4)与采用玻尔量子化角动量作用前的氢的Rydberg公式相同。这意味着从隧道结发出的电磁波与从原子发出的波具有相同的波长，如果电子在这两种情况下通过相同的电容。根据这一概念，式(2)可以改写为:
（5）
在哪里λij当电子从能级j“隧穿”到I时发射波的波长(或当电子从能级I“隧穿”到j时吸收波的波长)和Cij是I和j能级之间的电容。
集中球体的电容系统看起来像串联的电容器(在原子的情况下是串联的隧道结):
(6）
由式(5)可将式(6)改写为
(7）
最后一个方程可以通过找出所研究元素的线谱波长之间的关系来验证。
氢原子的电模型
用公式(7)中前一序列的值代入，可以预测任意一序列的线谱值，因此只要已知第一个序列，就可以预测完整的线谱。图1说明了提出的氢原子模型(它看起来像隧道连接旋转门)。能级之间的电容可以通过代入线谱序列的第一个值来计算表1为氢原子，则在式(5)中12C67在表2将表1所列级数的第一项代入式(5)直接计算。用式(7)计算电容C78C11．
图1:提出的氢原子模型。
| 系列 | 莱曼 | 巴尔末 | 帕兴氏小 | 布兰科特 | 刘德 | 汉弗莱斯 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 1圣术语 | 122 | 656 | 1870 | 4050 | 7460 | 12400 |
| 2nd术语 | 103 | 486 | 1280 | 2620 | 4650 | 7500 |
| 3.理查德·道金斯术语 | 97.3 | 434 | 1090 | 2160 | 3740 | 5910 |
| 4th术语 | 95 | 410 | 1005 | 1940 | 3300 | 5130 |
| 5th术语 | 93.8 | 397 | 954 | 1820 | 3040 | 4670 |
| 上学期 | 91.2 | 365 | 820 | 1460 | 2280 | 3280 |
表1:氢原子线谱序列(波长为纳米)。
| C (aF) | |
| C12 | 0.007854896 |
| C23 | 0.042404939 |
| C34 | 0.121154201 |
| C45 | 0.261679117 |
| C56 | 0.482006473 |
| C67 | 0.801190384 |
| C78 | 1.226311812 |
| C89 | 1.801215448 |
| C9日10 | 2.511448555 |
| C10 11 | 3.365041752 |
| C11 | 0.712016351 |
表2:计算氢原子能级间的电容。
铁和钠电模型
图2显示了氢、氦、钠和铁的谱线[6］．第一组氢、氦光谱与第二组氢、氦光谱不重叠，因此可以计算出它们的完整光谱。但对于较重的原子，例如钠和铁，光谱序列彼此重叠。
图2:气态氢、氦、钠和铁的紫外和可见发射光谱[6]。
为了验证我们的重原子模型和方程，我们试图找到与式(7)一致的频率。
所得结果如下:
对钠
为铁
这些结果表明，式(7)对于重原子和氢原子都是有效的。
在本文中，我们介绍了一些概念，表明轨道间电容可以用来建立原子的等效电路。对于氢原子来说，这是完全正确的。对于更重的原子，如钠和铁，一些计算告诉我们，我们的方向是正确的，但还需要做更多的研究来验证理论。
通过本文的研究，可以从理论上计算某一元素的光谱。原子的电模型可以解释一些不清楚的化学反应现象。
