Спектры Спин электронов

Понятие спина электрона было введено в 1925 г. для объяснения тонкой структуры атомного излучения. В дальнейшем для объяснения сверхтонкой структуры оптических спектров было высказано предположение о существовании спина и магнитного момента у атомных ядер. Пои этом ввиду чрезвычайной малости сверхтонкого расщепления магнитный момент ядра должен быть примерно в 1000 раз меньше магнитного момента электрона. [c.18]

Дублетная структура спектров щелочных металлов и спин электрона [c.187]

Многие органические красители способны ярко люминесцировать в широком интервале видимой области спектра. Классическим красителем, который очень часто используется в лазерах, является родамин 6 Ж- Его молекулярная структура показана на рис. 2.18. Оптические переходы являются электронными. Различают два типа возбуждений. В одном случае спин электрона в возбужденном состоянии противоположен по знаку моменту остова молекулы, так [c.52]

Возбуждения, соответствующие оптической области спектра, связаны с изменением орбитального движения электронов Ы-оболочки парамагнитных ионов с изменением или без изменения спина электронов. Об этом свидетельствует сходство спектров поглощения кристаллов, содержащих одинаковые парамагнитные ионы и разные немагнитные ионы (лиганды). [c.538]

При сопоставлении спектров кристаллов с возбужденными состояниями парамагнитных ионов приходится учитывать, что такие возбуждения соответствуют квантовым переходам между состояниями одинаковой четности Зй-оболочки. Часто эти переходы сопровождаются изменением спина. Например, все переходы в Зй-оболочке иона Мп + возможны только при изменении спина электрона. Переходы под действием света между состояниями разной мультипольности- запрещены в нулевом приближении теории, т. е. без учета спин-орбитального взаимодействия. Переходы между состояниями одинаковой четности запрещены в электрическом дипольном приближении. [c.539]

Молекула двуокиси азота NO2 относится к молекулам типа слегка асимметричного волчка (параметр асимметрии х = 0,9938). Суммарный спин электронов в этой молекуле отличен от нуля, и в результате спин-вращательного взаимодействия каждый вращательный уровень молекулы расщеплен на два, что существенно усложняет картину спектра. [c.15]

Для малых концентраций атомов фосфора (меньше 5 10 см ) электронный спектр состоит из двух линий сверхтонкой структуры, расстояние между которыми равно 42 эрстед,, что соответствует двум ориентациям спина I У2 ядер фосфора, с которыми связаны неспаренные электроны. По мере того как увеличивается концентрация, между упомянутыми двумя появляется третья линия, обусловленная группировкой, атомов примесей по два. При дальнейшем увеличении концентрации появляются дополнительные линии, связанные с группировками, содер-жаш ими более чем два атома, которые растут в уш ерб двум первоначальным линиям, пока при концентрациях примесей смГ или более не появляется одна электронная линия, очень похожая по виду и ширине на линию, связанную с электронами проводимости при 77° К. По крайней мере в резонансных экспериментах эти электронные спины ведут себя точно так же, как спины электронов проводимости. [c.371]

Это есть простое следствие анализа Фурье (см. ссылку на стр. 131). Такая ширина называется естественной шириной линии. Наиболее узкой линией, известной до сих пор, является линия в спектре водорода, соответствующая длине волны 2 см и происходящая от перехода из состояния, в котором спины электрона и протона параллельны, в состояние, в котором они направлены в противоположные стороны. Из-за очень слабого взаимодействия спинов этот переход имеет очень малую вероятность, и среднее время жизни возбужденного таким образом атома достигает 31 года. По формуле, приведенной выше, это отвечает ширине линии АХ 5 10 см. На Земле в условиях лаборатории эта ширина линии значительно больше. Переходы из возбужденного состояния в основное происходят не сами но себе, а при низком давлении, при столкновении атомов со стенками сосуда. [c.134]

Проекция Sj спинового момента s на выделенное направление г может принимать (2s + I) различных значений. Из анализа тонкой структуры спектров, из опытов Штерна и Герлаха установлено, что вектор спинового момента электрона в атоме имеет только две ориентации в пространстве, т. е. 2s + 1 = 2. Отсюда спиновое число (спин) для электрона s = /г- Возможные значения проекции спинового момента электрона на выделенное направление будут [c.108]

Удается вычислить и экспериментально определить коэффициенты внутренней конверсии, т. е. вероятность конверсии с той или иной электронной оболочки. Знание этих коэффициентов позволяет получить сведения об изменении спина ядра в результате излучения. Явление внутренней конверсии часто используется для изучения спектров у-лучей и установления уровней атомных ядер. [c.260]

Легко предсказать свойства нейтрино. В соответствии с законом сохранения электрического заряда и с тем, что нейтрино че ионизует атомов среды, через которую оно пролетает, заряд нейтрино должен быть равен нулю. Масса нейтрино тоже должна быть равна нулю (или во всяком случае много меньше массы электрона — см. п.З этого параграфа). Это связано с тем, что нейтрино уносит большую часть энергии р-распада. Из отсутствия ионизации следует также равенство нулю или чрезвычайная малость магнитного момента нейтрино. Спин нейтрино должен быть полуцелым. Это связано с тем, что характер спина (целый или полуцелый) атомного ядра определяется, как было показано в 4, массовым числом А. В процессе р-распада А не меняется и, следовательно, характер спина ядра должен сохраняться. Вместе с тем вылетающий в результате р-распада электрон уносит с собой спин /г/2, что должно привести к изменению характера спина ядра. Противоречие устраняется, если приписать нейтрино полуцелый спин. Теоретический расчет формы р-спектра, сделанный в разных предположениях относительно значения спина нейтрино, показал, что его спин должен быть равен h /2. Проведенное рассуждение одинаково справедливо как для р--распада, так и для р+-распада. [c.144]

Тем не менее решения уравнения Шредингера должны существовать, и поэтому оказалось возможным ввести, как и в теории кристаллов, понятие плотности состояний iV(e). При этом величина Ы ъ)йг — количество состояний электронов с заданным направлением спина в единице объема и в интервале энергий между е и е + Если электроны рассеиваются слабо, то достаточно хорошим оказывается приближение свободных электронов. В этом случае, как и ранее, можно ввести сферическую поверхность Ферми, и Ы г) будет определяться уже известной формулой (4.89). Подобная ситуация реализуется, например, для жидких металлов. В случае сильного рассеяния N(е) может значительно отличаться от (4.89), и поверхность Ферми, строго говоря, ввести нельзя. Экспериментальные исследования преимущественно оптических и электрических свойств некристаллических веществ и их теоретический анализ показали, что и для этих материалов в энергетическом спектре электронов можно выделить зоны разрешенных и запрещенных энергий. Об этом свидетельствует, в частности,, резкий обрыв рая поглощения видимого или инфракрасного излучения для материалов (кванты электромагнитного излучения энергии, меньшей некоторой критической, не могут возбуждать электроны [c.276]

Наличие магнитного момента у электрона позволяет объяснить дублетный характер спектров щелочных металлов, так как он дает дополнительное взаимодействие, которое называется спин-орбитальным. Оно обусловлено энергией взаимодействия магнитного момента с внешним магнитным полем, равной [c.203]

При анализе спектров щелочных металлов с помощью спектроскопических приборов высокой разрешающей способности обнаруживается дублетный характер линий излучения. Это показывает, что энергия уровней атома зависит не только от главного квантового числа п и орбитального числа /, но и от некоторой дополнительной величины. Этой величиной является спин и связанный с ним собственный магнитный момент электрона. [c.204]

Спин. Из экспериментальных данных по дублетной структуре спектров щелочных металлов (см. 33) следует, что электрон обладает собственным моментом импульса, получившим название спина. Объяснить возникновение спина какой-то классической моделью оказалось невозможным. Спин является первоначальным свойством электрона, и задача заключается не в том, чтобы объяснить, а в том, чтобы описать его. [c.211]

Старейшим методом определения спинов и магнитных моментов ядер является изучение сверхтонкой структуры оптических спектров атомов. Явление сверхтонкой структуры состоит в том, что магнитный момент ядра, взаимодействуя с магнитным моментом электронной оболочки, расщепляет электронные уровни за счет того, что энергия взаимодействия этих магнитных моментов зависит от их взаимной ориентации. Расщепление же электронных уровней приводит к тому, что оказывается расщепленной на несколько линий и спектральная частота соответствующего атомного электромагнитного излучения. Выясним закономерности этого расщепления. [c.48]

Коэффициент D в (6.59), кроме мировых постоянных и константы, характеризующей интенсивность слабых взаимодействий, может еще зависеть от энергий Е, Е , от взаимных ориентаций спинов и от угла между импульсами электрона и антинейтрино. Происхождение этих зависимостей может быть двояким. Во-первых, коэффициент D может зависеть от энергии за счет свойств слабых взаимодействий. Такая зависимость будет проявляться во всех без исключения распадах, в том числе в распаде свободного нейтрона. Во-вторых, зависимость D от Е может возникнуть за счет особенностей структуры ядра. В этом случае D будет константой для распада свободного нейтрона и для тех распадов, при которых не меняется конфигурация нуклонов в ядре. В остальных случаях форма спектра будет различной для ядер разных типов. [c.237]

Электронные спектры. Чисто электронные М. с. возникают при изменении электронной энергии молекул, если при этом не меняются колебат. и вращат. энергии. Электронные М. с. наблюдаются как в поглощении (спектрыпоглощения), таки в испускании (спектры люминесценции). При электронных переходах обычно изменяется электрич. дипольный момент молекулы. Электрич. дипольный переход между электронными состояниями молекулы типа симметрии Г и Г" (см. Симметрия молекул) разрешён, если прямое произведение Г X Г" содержит тип симметрии, но крайней мере одной из компонент вектора дипольного момента d. В спектрах поглощения обычно наблюдают переходы из основного (лолносимметричного) электронного состояния в возбуждённые электронные состояния. Очевидно, что для осуществления такого перехода типы симметрии возбуждённого состояния и Дипольного момента должны совпадать. Т. к. электрич. дипольный момент не зависит от спина, то при электронном переходе спин должен сохраняться, т. е. разрешены только переходы между состояниями с одинаковой мультиилетностью (интер-комбинац. запрет). Это правило, однако, нарушается [c.201]

Конкретные механизмы спин-решёточной релаксации в парамагнетиках многообразны, однако в любом случае в их основе лежит воздействие на СС флуктуирующих полей, создаваемых тепловым движением решётки (см. Спин-фононнде взаимодействие). ЧастотЕГЫй спектр спин-решёточного взаимодействия содержит характерные частоты СС (в частности, Ио). В концентрированных электронных парамагнетиках это обеспечивается модуляцией дипольных и обменных взаимодействий между магв. ионами тепловыми колебаниями решётки или молекулярным движением. В твёрдых телах с малой концентрацией парамагн. примесей (ионов переходных групп, свободных радикалов и т. п.) оси. роль играет [c.331]

СПИНОВЫЙ ГАМИЛЬТОНИАН — оператор анергии спиновой подсистемы атомов, ионов, молекул и твёрдых тел, выражающийся через операторы спина электронов и нуклонов, составляющих эти физ. объекты (см. Гамильтониан). Полный С. г. можно разбить на два слагаемых — квазиклассический и обменный С. г. (не имеющий классич. аналога). С. г. широко применяется в физике магн. явлений для описания разл. свойств магнетиков, в т. ч. типов магнитных атомных структур, магн. ветвей спектра элементарных возбуждений, термодинамач. величин в упорядоченных магн. системах (включая описание магнитных фазовых переходов), разл, видов магнитного резонанса и т. И. (см. также Парамагнетизм). [c.641]

Введение нейтрино (антинейтрино) объяснило не только сохранение спина при / -распаде, но и непрерывность энергетического спектра испускаемых электронов. Непрерывность спектра является прямым следствием непрерывного распределения энергии между электронами и антинейтрино в актах распада их сумма энергий равна тах- Кроме того, был дан ответ и на вопрос о внутринуклонном происхождении электронов при / -распаде, когда происходит превращение одного из нейтронов / -активного ядра по закону [c.503]

Теперь мы рассмотрим более подробно влияние матрицы на различные виды спектров с точки зрения соответствующих молекулярных процессов. Для исследования матриц наиболее широко применяются колебательная с ектроскопия (ИК и КР), электронная спектроскопия (в УФ- и видимой областях) и ЭПР-спектроскопия. Последний метод, основанный на изменении спина электрона в магнитном поле, следует рассматривать отдельно, но методы колебательной и электронной спектроскопии, изучающие изменения колебательного и (или) электронного состояния молекулы, могут быть обсуждены вместе. Выделено лишь рассмотрение атомных электронных спектров, не связанных с изменением колебательных состояний. [c.108]

Проведенные Эдвардсом кластерные расчеты энергетических положений рй-центров в запрещенной зоне кремния Efs для всех трех видов зарядового состояния (А, Б тл В на рис.5.3), показали, что величина Efs зависит от гидростатического давления на образец (-1,7 мэВ-кбар )- Измерения энергетического спектра БС, проведенные Джонсоном с сотр. методом РСГУ, подтвердили это предсказание. С ростом давления (30-80 кбар) уровни р -центров опускались к потолку валентной зоны кремния. При высоких давлениях теория предсказывает зависимость темпа захвата на БС от поляризации спина электронов — спин-зависящий сигнал РСГУ. Для некоторых поверхностей соединений А В следует ожидать обратной зависимости от давления — смещение уровней к дну зоны проводимости. Совершенно не исключено, что отмеченные, например, на рис. 6.15 и 6.16 плавные сдвиги в спектрах БС при термообработках, адсорбции и других воздействиях в какой-то мере связаны с изменением поля деформаций на межфаз- [c.205]

Хорошо известно, что систематика уровней энергии и спектров многоэлектронных атомов строится на основе учета в модели самосогласованного (эффективного центрально-симметричного) поля атома дополнительных возмущений от нецентрального электростатического и релятивистских (спин-орбитального и спин-спинового) взаимодействий электронов. В нерелятивистском приближении при учете только электростатических взаимодействий энергетические уровни атома характеризуются значениями полного орбитального (L) и спинового (S) моментов электронов и вырожде- [c.838]

Теория р-распада отдельного нуклона строится на основе математического аппарата квантовой теории поля, поскольку с помощью этого аппарата можно описывать процессы рождения и поглощения частиц. В квантовой теории поля, как и в нерелятивистской квантовой теории, конкретный вид взаимодействия полностью определяется заданием оператора Гамильтона. Этот оператор Гамильтона действует на векторы состояния, которые имеют довольно сложную математическую природу (являются функционалами). Соответствующий математический аппарат очень сложен. Поэтому мы ограничимся описанием результатов. Из условий релятивистской инвариантности для полного, определяющего Р-рас-падные явления оператора Гамильтона получается выражение, состоящее из довольно большого, но конечного числа слагаемых определенного вида с неизвестным численным коэффициентом при каждом слагаемом. Эти численные коэффициенты могут быть определены только из сравнения предсказаний теории с экспериментальными данными. Для этого следует использовать разрешенные переходы, в которых слабо сказывается влияние структуры ядра. Так, если требовать, чтобы разрешенные Р-спектры имели форму (6.62) с не зависящим от энергии коэффициентом В, то в р-распадном гамильтониане отбрасываются все слагаемые сравнительно сложного вида и остаются только восемь относительно простых слагаемых (их осталось бы всего четыре, если бы в слабых взаимодействиях сохранялась четность). Нахождение коэффициентов при этих восьми слагаемых оказалось громоздкой задачей, решенной лишь к концу пятидесятых годов на основе большого числа различных экспериментов. Укажем, какого рода эксперименты нужны для решений этой задачи. Отличия, как их называют, различных вариантов Р-распада проявляются прежде всего в том, что каждый вариант характеризуется своим отношением числа электронно-антинейтринных (или позитронно-нейтрин-ных) пар, вылетающих с параллельными и антипараллельными спинами. Поэтому существенную информацию о вариантах Р-распада дает изучение относительной роли фермиевских и гамов-теллеровских переходов. Информация о вариантах распада может быть получена также из исследования угловой корреляции между вылетом электрона и нейтрино, т. е. углового распределения нейтрино относительно импульса вылетающего электрона. За счет релятивистских поправок это угловое распределение оказывается неизотропным, причем коэффициент анизотропии мал, но различен для разных вариантов распада. Измерения корреляций очень трудны, так как приходится регистрировать по схеме совпадений (см. гл. IX, 6, п. 3) импульс электрона и очень малый импульс ядра отдачи. Наконец, для однозначного установления варианта Р-распада нужны эксперименты типа опыта By. После длительных исследований было установлено, что в реальном гамильтониане Р-распада остаются только два из всех теоретически возможных слагаемых (эти оставшиеся варианты называются векторным и аксиальным). Тем самым вся теория Р-распада определяется всего лишь двумя опытными константами — коэффициентами при этих двух слагаемых. При этом существенно, что эти две константы определяют не только Р-распадные процессы, но и все другие процессы слабых взаимодействий (см. гл. VH, 8). Сейчас построение теории р-распада нуклонов можно считать в основном завершенным. В гл. Vn, 8 мы увидим, что эта теория является частным случаем общей теории [c.252]

Гипотеза о существовании этого момента была впервые высказана в 1927 г. Гаудсмитом и Уленбеком для объяснения закономерностей в линейчатых спектрах и экспериментально доказана Штерном и Герлахом. Первоначально предполагалось, что собственный момент количества движения возникает вследствие вращения электрона вокруг собственной оси. Поэтому он получил название спина (от английского spin—вращение, веретено). Однако такое представление о спине оказалось неправильным. Подобно наличию массы и заряда, наличие спина является первичным неотъемлемым свойством электрона, не сводящимся к чему-либо более простому. [c.110]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...