Тонкая структура уровней энергии атомов

ТОНКАЯ СТРУКТУРА УРОВНЕЙ ЭНЕРГИИ АТОМОВ [c.838]

Тонкая структура уровней энергии атома водорода. Чтобы найти уровни энергии электрона с учетом релятивистской поправки на изменение массы со скоростью с учетом спина, необходимо решить задачу для атома водорода с помощью уравнения Дирака. При наличии потенциальной энергии е 1 4пе г) электрона в кулоновском поле протона уравнение Ди- [c.395]

Если учесть зависящие от спинов электронов релятивистские взаимодействия, то, строго говоря, уровни энергии атома должны характеризоваться лишь значениями сохраняющегося полного электронного момента J = L-fS, поскольку каждый из моментов L и S в отдельности не сохраняется. При относительной малости релятивистских эффектов по сравнению с электростатическим взаимодействием электронов их можно рассматривать по теории возмущений и тогда уровень энергии с заданными значениями LS расщепляется на ряд компонент, отличающихся значениями квантового числа J L—S тонкая структура уровней — каждый уровень характеризуется набором квантовых чисел LSJ. [c.839]

Тонкая структура энергетических уровней полностью объясняет особенности спектра излучения щелочных металлов. Рассмотрим для примера спектр лития. С учетом тонкой структуры все уровни энергии атома лития (см. рис. 65) дублетны, за исключением 5-уровней, которые синглетны. Рассмотрим переходы между ними. [c.204]

Тонкая и сверхтонкая структура уровней энергии М, полностью аналогична структуре уровней атома водорода. В частности, лэмбовский сдвиг в М. (разность уровней 251/ —2Р / ) составляет [c.226]

М. определяет. кратность вырождения уровней энергии атома или молекулы. 25+1 квант, состояний, соответствующих уровню энергии с заданным 5, отличаются значениями проекции полного спина и характеризуются квант, числом ms=S, S—I,.. ., —S, определяющим величину этой проекции. Вследствие спин-орбитального взаимодействия уровень энергии может расщепляться на х подуровней [мультиплетное (тонкое) расщепление, приводящее к расщеплению спектр, линий, см. Тонкая структура]. [c.440]

В данной задаче расчет энергии атома, потерявшего элект рон, аналогичен расчету энергии атома, имеющего электрон с квантовыми числами /г, / и / = 1 /г. Тонкая структура воз никает из-за дублетных уровней, для которых / = = О (так как [c.367]

На расстоянии порядка размера атома ( 10 см) М. п. ядра составляет 50 Э. В ферримагнетиках (ферритах-гранатах) на ядрах ионов железа М. п. оказалось 5-10 Э, на ядрах редкоземельного металла диспрозия 8-10 Э. Внеш. М. п. и внутриатомные М. п., создаваемые эл-нами атома и его ядром, расщепляют энергетич. уровни атома, в результате спектры атомов приобретают сложное строение (см. Тонкая структурам. Сверхтонкая структура). Расстояния между зеемановскими подуровнями энергии (и соответствующими спектр, линиями) пропорц. величине М. п., что позволяет спектр, методами определять значение М. п. [c.370]

ТОНКАЯ СТРУКТУРА мультиплетное расщепление), расщепление уровней энергии и спектр, линий атомов, молекул и кристаллов, обуслов- [c.762]

Мезонные теории ядерных сил строятся по аналогии с квантовой электродинамикой. Как известно, в квантовой электродинамике электромагнитное ноле рассматривается совместно со связанными с ним частицами-фотонами. Оно как бы состоит из фотонов, которые являются его квантами. Энергия поля равна сумме энергий квантов. Фотоны возникают (исчезают) при испускании (поглощении) электромагнитного излучения (например, света). Источником фотонов является электрический заряд. Взаимодействие двух зарядов сводится к испусканию фотона одним зарядом и поглощению его другим. При такой постановке вопроса возможно рассмотрение новых явлений, относящихся к классу взаимодействий излучающих систем с собственным нолем излучения. Этим путем удается, например, объяснить аномальный магнитный момент электрона и мюона (см. 101 104, п. 5), лэмбовский сдвиг уровней в тонкой структуре атома водорода и ряд других тонких эффектов. [c.7]

Расстояние между подуровнями С. с. в 1000 раз меньше, чем между уровнями тонкой структуры, т. к. 65 в 1000 раз меньше энергии спин-орбитального взаимодействия, вызывающего тонкое расщепление. Вследствие С. с. уровней в спектре атома вместо одной спектральной линии появляется группа близко расположенных линий — С. с. спектр, линии. [c.664]

В нерелятив. пределе Д. у. для эл-на переходит в Паули уравнение, объясняющее, в частности, тонкую структуру уровней энергии атома. [c.163]

Набор К. ч., исчерпывающе определяющий состояние квантовой системы, паз. полны м. Совокупность состояний, отвечающая всем возмо/кным значениям К. ч. из полного набора, образует полную систему состояний. Так, состояния. электрона в атоме определяются четырьмя К. ч. соответственно четырём степеням свободы, связанным с тремя пространств, координатами и спином. Для атома водорода и водородоподобных атомов это главное К. ч. ( =1, 2,. . . ), орбитальное К. ч. ( =0, 1,. . и—1), магн. К. ч. mi, tni I) — проекция орбитального момента на нек-рое направление и К. ч. проекции спина (т = = —Vi)- Др- набор К. ч., более пригодный для описания атомных спектров при учёте спин-орбитальиого взаимодействия (определяющего тонкую структуру уровней, энергии), получается при использовании вместо пц и trig К. ч. полного момента кол-ва движения (y Z —I/./) и К. ч. проекции полного момента (т , [c.328]

ТОНКОЙ СТРУКТУРЫ ПОСТОЯННАЯ —безразмерная величина a = e /li , где е — заряд электрона. Определяет тонкое расщепление уровней энергии атома (и. следовательно, спектральных линий см. Тонкая структура), величина к-рого пропорциональна (константа получила назв. по этому явлению), В квантовой -злектродинамике а—естеств. параметр, характеризующий величину эл.-магн, взаимодействия. а = 137,0359895(61), ос 1/137. См. также Фундаментальные физические константы. [c.131]

При учёте спин-орбитального. взаимодействия (определяющего тонкую структуру уровней энергии) для хар-ки состояния эл-на вместо тп и применяют К. ч. полного момента количества движения (/) и К. ч. п р о е к ц и и полного момента (шу). Те же К. ч. приближённо описывают состояния отд. эл-нов в сложных (многоэлек-> тронных) атомах, а также состояния отд. нуклонов в ат. ядрах (см. Атом, Ядро атомное). [c.275]

ТОНКОЙ СТРУКТУРЫ ПОСТОЯННАЯ (а), безразмерная величина, образованная из универс. физ. постоянных где е — заряд эл-на. Согласно наиб, точным измерениям, а =137,035987(29). Т. с. п. определяет тонкое расщепление уровней энергии атома (а следовательно, и спектр, линий), величина к-рого пропорц. а с этим связано назв. константы а. В квантовой электродинамике а — естеств. параметр, характеризующий силу эл.-магн. вз-ствия. [c.763]

Опыты Лэмба и Ризерфорда. Теория Дирака хорошо объясняет тонкую структуру атомных спектров как результат проявления спиновых и релятивистских эффектов. В соответствии с формулой (72.43) уровни энергии атома водорода зависят от главного квантового числа п и квантового числа у. Поэтому два различных состояния с одинаковыми п uj должны обладать одинаковой энергией. В частности, состояния должны обладать одинаковой энергией, причем их совпадение должно быть точным. Уже в 1934 г. спектроскописты высказывали сомнение в [c.400]

Наглядное физ.истолкование С.-о. в. можно получить, рассматривая, напр., движение электрона в атоме водорода. Электрон обладает собств. моментом кол-ва движения — спином, с к-рым связан спиновый магн. момент. Электрон движется вокруг ядра по нек-рой орбите (примем этот полуклассич. образ). Обладающее элект-рич. зарядом ядро создаёт кулоновское электрнч. поле, к-рое должно оказывать воздействие на спиновый магн. момент движущегося по орбите электрона. В этом можно убедиться, если мысленно перейти в систему отсчёта, в к-рой электрон покоится (т. е. в систему, движущуюся вместе с электроном). В этой системе отсчёта ядро будет двигаться и как любой движущийся заряд порождать магн. поле Н, к-рое будет воздействовать на ыагв. момент ц. электрона. Электрон получит дополнит. анергию Д , обусловленную этим взаимодействием и зависящую от ориентации ц Д/ = —цН = —ЦдЯ. Т. к. проекция ц магн. момента р, на направление Н может принимать два значения ( /2, в единицах A), то С.-о. в. приводит к расщеплению уровней энергии в атоме водорода (и водородоподобных атомах) на два близких подуровня — к дублетной структуре уровней. У многоэлектронных атомов картина тонкого расщепления уровней энергии оказывается более сложной. Атомы щелочных металлов, у к-рых полный спив электронов равен Va, также обладают дублетной структурой уровней энергии. [c.645]

Систематика спектров атомов с двумя и более внеш. эл-нами основана на приближённой хар-ке отд. эл-нов при помощи квант, чисел п и г с учётом вз-ствия этих эл-нов друг с другом. При этом приходится учитывать как их электростатич. вз-ствие, так и вз-ствия их спиновых и орбитальных магн. могментов (см. Спин-орби-тальные взаимодействия), что приводит к тонкому расщеплению уровней энергии (см. Тонкая структура). В результате этого вз-ствия у большинства атомов спектр, линии группируются в мультиплеты, причём расстояния между линиями в мульти-плетах увеличиваются с увеличением ат. номера элемента. У всех щелочных металлов линии двойные (дублеты), у щёлочноземельных элементов наблюдаются одиночные линии (синглеты) и тройные (триплеты). Спектры атомов следующих групп в периодич. системе элементов образуют ещё более сложные мультиплеты, [c.41]

При дальнейшем увеличении поля тонкое расщепление уровней можно не учитывать по сравнению с дополнительной энергией, приобретаемой атомом в поле. В таком приближении уровни тонкой структуры можно считать вырожденными (совпадающими по энергиям). При этом снова наблюдается линейный штарк-эффект. Для водородного атома с его очень малым тонким расщеплением уровней электрические поля практически во всех источниках света являются достаточно большими, чтобы наблюдался линейный эффект Штарка. [c.265]

Принципиальное отличие формулы (72.14) для атома водорода от нерелятивистской формулы состоит в том, что в релятивистском случае энергия зависит от орбитального квантового числа, т. е. снимается вырождение по /. Благодаря этому каждый энергетический уровень с главным квантовым числом п расщепляется на п подуровней, соответствующих значениям / от О до й - 1. Расщепление энергетических уровней пропорционально а , т.е. мало. Оно приводит к расщеплению соответствующих линий излучения и порождает тонкую структуру линий излучения. С помощью формулы (72.14) нетрудно подсчитать расщепление линий излучения. В частности, для дублетного расщепления серии Баль-мера (и = 2) получается формула [c.394]

Каждая из полос должна еще обладать, как это впервые отметил Кос-сель, тонкой структурой, В самом деле, рассмотрим поглощение рентгеновых лучей свободным атомом. Электрон, вырываемый из какой-либо, внутренней оболочки, не должен обязательно выбрасываться за пределы атома, но может быть переведен с внутренней оболочки на один из внешних оптических уровней. Энергии этих внешних уровней образуют ряд сбегающихся термов, и. таким образом, длинноволновый край рентгеновой полосы поглощения должен представлять собой серию тесно расположенных сбегающихся линий поглощения, за пределом которых только начинается действительное сплошное поглощение. Эта группа линий образует тонкую структуру полосы. [c.323]

Благодаря малой ширине наблюдаемых спектральных линий и высокой точности измерения частот радиометодами М. с. используют для получения наиб, точных значений ряда атомных и молекулярных констант (напр., моментов инерции молекул, величие сверхтонкого расщепления уровней энергии в атомах, дипольных моментов молекул и др.) и наблюдения малых смещений и расщеплений уровней энергии, обусловленных тонкими взаимодействиями частиц (напр., эффектов нежёсткости молекул, лэмбовского сдвига уровней в атомах, квадрупольной и магн. структуры уровней в молекулах). [c.133]

ТОНКАЯ СТРУКТУР (мультиплетнос расщепление) уровней энергии — раси)спление уровней энергии (термов) атома, молекулы или кристалла, обусловленное гл. обр. спин-орбишильным взаимодействием. Тонкое расщепление уровней — причина возникновения Т. с. спектральных линий, Мультинлетное расщепление электронных уровней энергии молекул связано с т, н. взаимодействием спин—ось. [c.126]

Определение элементного состава методом ионизационной спектроскопии основано на измерении энергий связи электронов остова [6]. Одно из новых направлений иони-зац. спектроскопии—анализ протяжённой тонкой структуры спектра, проявляющейся в виде осцилляций за порогом ионизации и охватывающей область энергий до сотен эВ. Природа этих осцилляций подобна природе осцилляций EXAFS (см. Рентгеновские спектры) и связана с интерференцией волны де Бройля выбитого из атома электрона и волн, рассеянных атомами ближайших координац. сфер данного атома в направлении назад . Фурье-анализ образующейся тонкой структуры энергетич. спектра электронов позволяет с высокой точностью определять радиусы координац. сфер [7 ]. Тонкая структура в спектре, прилегающая к порогу ионизации остовных уровней, служит ис- [c.553]

В случае свободных радикалов -фактор обычно не сильно отличается от соответствуюшей величины для свободного электрона ge = 2,0023. Отклонение от этого значения, имеющего чисто спиновое происхождение, указывает на вклад спин-орбитальных взаимодействий. В случае примесных ионов переходных элементов -фактор становится анизотропным и определяется симметрией кристаллического поля, внутри которого находится ион. Последнее является результатом дополнительного штарковского расщепления энергетических уровней неспаренных электронов во внутрикристаллических электрических полях — в спектре ЭПР появляется тонкая структура. Благодаря этому -фактор является тензором, характеризующим симметрию этих полей. Неоднородные электрические поля в первой координационной сфере, окружающей примесный парамагнитный атом, могут достигать 10 В см . В сильных кристаллических полях взаимодействие неспаренных электронов атомов (ионов) с полем больше спин-орбитального и обменного взаимодействий. Штарков-ское расщепление Д в этом случае в результате снятия орбитального вырождения может достигать 5 эВ. При этом нарушается правило Хундта и образуются низкоспиновые состояния атома (например, многие ионы с незаполненными 4с1 и оболочками). В средних полях (Д = 1 эВ) энергия взаимодействия атома с полем по-прежнему выше энергии спин-орбитальных взаимодействий, но ниже энергии обменных взаимодействий внутри атома. Этот случай типичен для атомов с недостроенной Ъё оболочкой. И, наконец, слабые поля типичны для редкоземельных элементов с недостроенной / оболочкой Д = 10 2 эВ. В таких полях сохраняется мультиплетная структура изолированного атома. Величина Д определяется не только напряженностью поля, но и его симметрией, зависящей в свою очередь от структуры и химической природы атомов первой координационной сферы. [c.143]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...