光化学入门（1）

从激光器说起

众所周知，激光通过激发原子而产生光子发射，具有单色性好、发散程度低等优点。说到激光，就不得不提到能级。在某一个分子中，电子只能在特定的、分立的轨道上运动，各个轨道上的电子具有分立的能量，这些能量值即为能级。

虽然基态是粒子在平衡时最稳定的状态，但是原子或分子并不是总是处于基态，处在高能级的粒子进入低能级的过程就称为跃迁。

下图是氦氖激光器的原理图，由于电子的碰撞,基态He 原子被激发（通过电子碰撞直接激发Ne 原子的几率比较低），He 的激发态两个能级都是亚稳态，集聚了较多的原子。而 Ne 原子 5s和 4s 态与 He 原子两个激发态的能量相近，激发态He 原子与基态Ne 原子碰撞时容易产生能量的 “共振转移”，即 Ne 原子被激发到 5s 或 4s 态而 He 原子则由激发态回到基态。而 Ne 原子的5s，4s 也是亚稳态，下能级 4p，3p 的寿命比上能级 5s，4s 要短得多，从而可以形成粒子数的反转。

放电管做得比较细（毛细管），可使原子与管壁碰撞频繁。借助这种碰撞，3s态的Ne 原子可以将能量交给管壁发生“无辐射跃迁”而回到基态。这样可及时减少 3s态的 Ne 原子数，有利于Ne 原子的下能级4p 与3p 态的“抽空”。从而，相当于完成了一个“循环”，可以产生高强度的激光。

分子轨道

原子中电子的不同能级形成原子轨道，使用原子轨道进行波函数的线性组合，称为LCAO-MO方法，得到的分子轨道可以用电子波函数来表示，例如：

其中，一个能量较高的轨道，相当于原子轨道波函数的反相位叠加，称为反键轨道，另外一个能量较低的，就成为成键轨道。另外，未参与成键——表现为未参与线性组合——就称为非键轨道。

具体的分子轨道类型相信大家已经非常熟悉了，下一篇我们来了解一下电子激发态的一些性质与描述方法。