December 03 2016 02:26:06
School Nogma
Навигация
 
Авторизация
Логин

Пароль



Вы не зарегистрированы?
Нажмите здесь для регистрации .

Забыли пароль?
Запросите новый здесь.
 
Индивидуальные логопедические занятия с использованием образовательных ситуаций посмотреть.
тонкая структура энергетического спектра атома водорода
Физические основы информации

Взаимодействие спинового и орбитальных магнитных моментов посредством магнитного поля (спин – орбитальное взаимодействие) приводит к сдвигу и расщеплению энергетических уровней, определяемых формулами (II.4.14)-(II.4.16). В результате возникает тонкая структура энергетического спектра атома водорода с характерной энергией

img206,                                                                                                                      (II.4.22)

где img207 - постоянная тонкой структуры, Z – заряд ядра (для атома водорода Z=1) и En – энергия стационарного состояния (II.4.14). Из (II.4.21) следует что спин-орбитальное взаимодействие играет важную роль для сверхтяжелых элементов с Z³100. Для атома водорода img208эВ.

Атомное ядро также обладает магнитным моментом, который связан как со спинами нуклонов, так и их орбитальным движением. Порядок величины соответствующего магнитного момента определяется ядерным магнетом

img209,                                                                                  (II.4.23)

где img210 - масса протона. Взаимодействие магнитных моментов электронов и ядра определяет сверхтонкую структуру энергетического спектра атомов с характерной энергией

img211.                                              (II.4.24)

Здесь Z заряд ядра, a – постоянная тонкой структуры, Rя – размер ядра, re – размер электронной оболочки, img212 – комптоновская длина волны электрона.

Постоянные электрическое и магнитное поля задают выделенное направление и поэтому меняют симметрию атомной системы. В результате взаимодействия с этими полями происходит смещение и расщепление (снятие вырождения) энергетических уровней. В спектрах поглощения и излучения атомов, находящихся во внешнем электрическом или магнитном поле, появляются новые спектральные линии, положения которых на оси частот (или длин волн) зависит от величины поля.

Расщепление и смещение энергетических уровней атомов под действием электрического поля называется эффектом Штарка (1913г.), а под действием магнитного поля – эффектом Зеемана (1896г.).

В постоянном электрическом поле img213 атом поляризуется, т.е. приобретает электрический дипольный момент

img214,                                                                                                                                          (II.4.25)

где a - поляризуемость атома, и дополнительную энергию

img215.

Здесь mj – квантовое число, определяющее проекцию полного момента импульса электрона на направление вектора img216, j – квантовое число, определяющее величину полного момента импульса электрона. Полный момент импульса электрона есть сумма орбитального и спинового моментов импульса. Формула (II.4.26) определяет квадратичный по полю эффект Штарка, наблюдаемый в многоэлектронных атомах при достаточно большой величине поля ~107 В/м, когда │DEш│~10-4 эВ (величина штарковского расщепления энергетических уровней).

В атоме водорода благодаря вырожденности энергетических уровней по азимутальному числу при не очень больших полях наблюдается линейный по полю эффект Штарка, когда

img217.                                                                                          (II.4.27)

Причем уровень с главным квантовым числом n расщепляется на 2n-1 равноотстоящих подуровней, т.е. полностью снимает вырождение по азимутальному числу .

Эффект Зеемана объясняется тем, что во внешнем магнитном поле атом приобретает дополнительную энергию

img218,                                                                                                                           (II.4.28)

гдеimg219- магнитная индукция и

img220                        (II.4.29)

- проекция магнитного момента атома на направления вектора img221; g – множитель Ланде, зависящий от полного (j) , орбитального () и спинального (s) моментов электрона, mB – магнетон Бора, mj – квантовое число, определяющее проекцию полного момента импульса электрона на направление вектора img222. Число новых энергетических подуровней равно 2j+1, где j – квантовое число, определяющее полный момент импульса электрона. В сильных магнитных полях наблюдается квадратичный по магнитному полю эффект Зеемана.

Комментарии
Нет комментариев.
Добавить комментарий
Пожалуйста, залогиньтесь для добавления комментария.
Рейтинги
Рейтинг доступен только для пользователей.

Пожалуйста, авторизуйтесьили зарегистрируйтесь для голосования.

Нет данных для оценки.

Время загрузки: 0.14 секунд 4,189,968 уникальных посетителей