Свръхфина структура (свръхфино разделяне) на енергийните нива

Свръхфина структура (свръхфино разцепване) на енергийните нива - разделяне на енергийните нива на атом, молекула или кристал на няколко. поднива, поради взаимодействието на магн. момент на ядрото с магнитен полето създадено от гл. обр. електрони, както и взаимодействието на квадруполния момент на ядрото с нехомогенна вътрешноатомна електрическа. поле. Поради свръхфиното разделяне на нивата в опт. В спектрите на атомите и молекулите вместо една спектрална линия се появява група от много близки линии - S. s. спектрални линии.

Ако ядрото на атом или едно от атомните ядра на молекула има спин I, тогава всяко подниво на S. s. се характеризира с общия импулс F = J + 7, където J е векторната сума на общия импулс на електрона и импулса на орбиталното движение на ядрата. Квантовите числа F на общия момент преминават през стойностите F = J - I, J - I + 1. J + I (J и I са квантовите числа на общите механични електронни и ядрени спинови моменти). Когато броят на поднивата е 2I + 1, а когато J + и т.н.)

където е константата на Ридберг, е константата на фината структура, Z е зарядът на ядрото (в единици заряд на електрона), n и l са главните и орбиталните квантови числа, gI е ядреният фактор на Lande. квадруполно взаимодействие съществува при за несферични. ядра с Той дава корекции на енергията на поднивата на атома

Константата B се определя чрез осредняване върху състоянието с общия момент F на оператора на квадруполното взаимодействие

където i, k = 1, 2, 3, е символът на Kronecker.Обикновено константата на квадруполното взаимодействие B е с един до един и половина порядъка по-малка от константата A. Квадруполното взаимодействие води до нарушаване на правилото за интервала на Lande.

За диполни преходи между поднива на S. s. различни нива се извършват правила за избор: . Между поднива S. с. същото нивомагн. диполни преходи с горните правила за избор, както и електрически. квадруполни преходи с правила за избор.

Почти всички молекули в основно електронно състояние имат пълно механично състояние момент на електроните е равен на нула и магн. С. с. осцилаторно-завъртане. енергийни нива гл. обр. свързани с въртенето на молекулата. В случай на двуатомни, линейни многоатомни молекули и молекули от типа симетричен връх (вижте Молекула), съдържащи едно ядро ​​със спин I на оста на молекулата,

където J и K са квантовите числа на пълното въртене. момент и съответно неговата проекция върху оста на върха. Магн. разделянето е 1-100 kHz. Ако имат няколко завъртания. ядра на молекулата, то поради магн. взаимодействие на ядрени моменти възникват допълнително. ред на разделяне няколко. kHz. Магнитни S. с. енергийните нива на молекулите, които имат електронен импулс, са от същия порядък като при атомите.

Ако молекулата в своето състояние съдържа ядро ​​с по своята ос, гл. квадруполното разделяне играе роля:

където (Hz) е постоянна характеристика на нивото с данни K и J. Квадруполните разделяния са десетки и стотици MHz.

В разтвори, стъкла и кристали на S. s. може например да има енергийни нива на примесни йони, свободни радикали и електрони, локализирани върху дефекти на решетката.

С. с. изследвани чрез магнитни методи. резонанс, други методи на радиоспектроскопия.За възбудени състояния се използват методи на двоен резонанс (оптичен - радиочестота, инфрачервен - радиочестотен резонанс), както и методи на нелинейна лазерна спектроскопия.

разл. химични изотопи. елементи имат различни стойности на ядрения спин, а техните линии са изотопни. смяна. Поради това често има налагане на спектри на различни изотопи и С. с. спектрални линии допълнителностава по-трудно.

Литература за свръхфина структура

  1. Таунс Ч., Шавлов А., Радиоспектроскопия, прев. от англ., М., 1959;
  2. Sobelman I. I., Въведение в теорията на атомните спектри, [2-ро изд.], М., 1977;
  3. Armstrong L. jr., Теория на свръхфината структура на свободните атоми, N. Y.- [a. о.], 1971;
  4. Радциг А. А., Смирнов Б. М., Параметри на атомите и атомните йони. Наръчник, 2-ро издание, М., 1986 г.