ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Сильное поле. Расщепление уровней Расщепление линий излучения Эффект Штарка из "Атомная физика " Влияние внешнего электромагнитного поля на атом сводится к изменению энергетических уровней и состояний атома, а также свойств симметрии соответствующих волновых функций. Общий подход к рассмотрению вопросов взаимодействия атома с электромагнитным полем состоит в том, что атом и электромагнитное поле рассматриваются как единая система, для которой уравнение Шредингера решается подходящими в конкретной ситуации методами. [c.245] Рассматриваете характер связи мультиплст-ности спектра с особенностями спин-орбиталь-HOJ о взаимодействия. [c.246] Каждая взаимная ориентировка и Lj- дает свою энергию взаимодействия, которая и обусловливает расщепление соответствующего энергетического уровня атома, т.е. мультиплет-ную структуру термов атома. Мультиплетность линий излучения порождается мультиплетностью энергетических уровней атома. Мультиплетность уровней атома определяется формулами (44.1а, б). [c.246] Мультиплетность линий излучения. Мультиплетность линий излучения порождается мультиплетностью энергетических уровней атома. Мулыи-плетность линий излучения связана с мультиплетностью энергетических уровней правилами отбора для квантовых чисел орбитального, спинового и полного моментов атома при оптических переходах. Эти правила отбора получаются из правил отбора для оптических переходов отдельного электрона (см. 28). [c.246] Но этот случай осуществляется редко. [c.247] Отметим, что наинизший уровень ортогелия лежит выше наинизщего энергетического уровня парагелия. Это обусловлено принципом Паули (см. 52). Поскольку при п = 1 нельзя иметь два электрона с одним и тем же направлением спина, второй электрон ортогелия располагается на оболочке п = 2, благодаря чему увеличивается энергия наинизшего состояния атома. [c.248] Правило мультиплетностей термы атомов или ионов с четным числом электронов имеют нечетные мулыиплетности термы атомов или ионов с нечетным числом электронов имеют четные мульти-плетности. [c.249] Смысл слабого магнитного поля. [c.249] В качестве примера рассмотрим расщепление уровней атома натрия, переходы между которыми приводят к излучению главной серии (рис. 83). Энергетический уровень / 3/2 с полным моментом J = /2 расщепляется на четыре подуровня, соответствующие четырем возможным ориентациям полного момента относительно магнитного поля (т = - /2, - V2 /2, /2) Энергетические уровни Л/2 и Si/2 с полным моментом J = V2 расщепляются на два подуровня каждый, которые соответствуют двум возможным ориентациям полного магнитного момента относительно индукции магнитного поля (nij = = — I2, Vz)- На рис. 83 принято во внимание, что естественное мультиплетное расщепление энергетических уровней больше, чем расщепление, обусловленное помещением атома во внешнее магнитное поле. [c.250] Слабым магнитным полем считается такое поле, энергия взаимодействий с которым орбитального магнитного момента и спинового магнитного момента меньше, чем энергия спин-орбитального вэаимодействия. Благодаря этому с магнитным полем взаимодействует полный магнитный момент атома как целое, а спин-орбитальная связь не разрывается. В этом случае наблюдается сложный (или аномальный ) эффект Зеемана. Если полный спин атома равен нулю, то в слабом поле наблюдается простой (или нормальный ) эффект Зеемана. [c.251] Характерным для сложного эффекта Зеемана является расщепление линий в магнитном поле на большое число компонент, причем расщепление переменно и равно рациональной дроби от нормального зеемановского расщепления. Сложный эффект Зеемана наблюдается в не очень сильном магнитном поле. [c.252] Даются количественные характеристики эффекта Пашена-Бака. [c.252] По определению сильного поля, расщепление энергетических уровней в результате взаимодействия с магнитным полем в данном случае больше естественного мультиплетного расщепления. [c.253] В результате получается, что уровень в сильном магнитном поле расщепляется на шесть подуровней. Так как L= О, то расщепление уровня 5 происходит лишь вследствие ориентировки спинового магнитного момента, т. е. на два подуровня. [c.254] Хотя в сильном магнитном поле спин-орбитальная связь разорвана, определенное спин-орбитальное взаимодействие все же существует. Однако энергия этого взаимодействия меньше энергии взаимодействия орбитального и спинового магнитного моментов с магнитным полем. Если учесть это остаточное спин-орбитальное взаимодействие, то оно дает дополнительное мульгиплетное расщепление, приводящее к возникновению тонкой структуры линий в эффекте Пашена-Бака, которая здесь не рассматривается ввиду ее малости. [c.254] Даются количественные характеристики эффекта Штарка. [c.254] Эффект Штарка первого порядка в атоме водорода. Рассмотрим расщепление энергии атома водорода, помещенного во внешнее однородное электрическое поле напряженностью ё. Направим ось Z по напряженности электрического поля и введем сферическую систему координат (г, 0, ф) с началом в центре атома. [c.254] ОДНОЙ линии должны наблюдаться три, расположенные очень близко друг от друга. Однако вырождение снято не полностью (не все корни получились ра21личными). Это связано с тем, что голе атома в однородном внешнем электрическом поле симметрично относительно отражения в плоскости, проходящей через ядро атома в направлении поля, в данном случае через ось Z. Поэтому состояния, получающиеся друг из друга посредством такого отражения, должны иметь одинаковую энергию. Таким образом, оставшееся вырождение является следствием того, что возмущение не нарушило всех свойств симметрии исходного гамильтониана. [c.256] Вернуться к основной статье