Struktura spektralnih linija je u redu. Fina struktura spektra epr. Prikupljanje podataka i obrada informacija

Daljnje istraživanje atomskih spektara pokazalo je da dvije bliske komponente imaju puno spektralnih linija. Dakle, davne 1887. A. Michelson otkrio je rascjep - liniju Balmerove serije na vodi, koja će dovesti do prijelaza

Ispostavilo se da se sastoji od dvije linije sa srednjom linijom od 6563 Å.

Mali 5.9. Albert Abraham Michelson 1852-1931

Maloprodaja dovzhyn hvil dorivnyu 0.14 Å (tada je vrijednost cijepanja relativna prema poretku 10 – 5 ). Boćani su identificirani i linije podijeljene na 3 , 4 i više komponenti. Razdvajanje linija, kako sada razumijemo, znači razdvajanje energetskih linija atoma: čini se da imaju finu strukturu. Pa jasno je da međusobni odnosi nisu zajamčeni. Rečeno nam je da do cijepanja linija dolazi, na primjer, ako se primijeni vanjsko polje i uništi simetriju sustava. I ovdje se međusobna interakcija očituje u prisutnosti vanjskih polja, koja mogu biti povezana s nekim unutarnjim snagama atoma.

Pokazalo se da je to prava manifestacija unutarnjih autoriteta, ne samo atoma, već i elektrona. U 1925 r. S. Goudsmit i J. Uhlenbeck obješeni hipoteza o spinu elektrona: počeli su udisati elektron svog momenta impulsa, a ne orbitalnim urlanjem. Stražnja strana leđa pokazala se kao omot (eng. vrtjeti) elektron oko svoje osi (analogno Zemljinom golubljem omotaču). Zatim su naučili da se "okretanje" ne može shvatiti doslovno: numeričke procjene dale su linearnu fluidnost omatanja koja premašuje svjetlosnu fluidnost vakuuma.

Mali 5.10. Samuel Abraham Goudsmit 1902.-1978

Mali 5.11. George Eugene Uhlenbeck 1900–1988

Njegovo postojanje lišeno je misterija, jer je samo u okviru Heisenberg–Schrödingerove kvantne mehanike. Prirodno objašnjenje spina preuzeto je iz relativističke kvantne teorije P. Diraca, koja je spojila teoriju fluidnosti s kvantnom mehanikom.

Mali 5.12. Paul Adrian Maurice Dirac, 1902.–1984

Iz tragova je bilo vidljivo da je potrebno pripisati elektron spinski kvantni broj s = 1/2, Koji ima istu snagu (nevjerojatna formula (5.5)), što je kvantni broj l. Uobičajeno je da se spin naziva kvantnim brojem vrtjeti. Također koristimo drugačiju terminologiju.

Očigledno, postoji jedna moć nad vrijednošću operatora spin kvadrata

i projekcija spina na cjelinu (prolaženje kroz jedno ħ sve vrijednosti od najveće do minimalne) bilježe se u prikazu

de ima samo dva značenja

Imenujte broj kvantni broj magnetskog spina.

Jesu li zvijezde počele dijeliti spektralne linije? Pokušajmo ovo razumjeti s nekim dodatnim klasičnim mirkuvaniya. U klasičnoj fizici, omatanje električnog naboja stvara magnetsko polje. radijus, koji se okreće u orbiti R Klasični elektron se može vidjeti kao zaokret sa strujom sile l, koji grbi područje, poput magnetskog dipola s magnetskim momentom

Mali 5.13. Model spina i magnetskog momenta elektrona u okvirima klasične fizike

Klasična procjena: elektron u orbiti s radijusom R ta swidkistyu v Može biti razdoblje fermentacije

Uzmimo jednu točku u orbiti. Za sat vremena T kroz njega prolazi naboj e, onda je snaga toka iza naznačenih prastara

Osim toga, elektron ima orbitalni moment.

tako da se tok može izraziti kroz orbitalni moment, isključujući fluidnost elektrona:

Tada je orbitalni magnetski moment, koji stvara elektron, stariji

Mali 5.14. Klasični model elektrona u kružnoj orbiti

Sada zamijenjeno pravilima kvantizacije

Uzimamo izraz za orbitalni magnetski moment, koji se može sažeto izvesti:

Zvijezde sjaje:

· Prirodna jedinica za magnetske momente u mikrosvijetu – tzv Bohrov magneton · Projekcija magnetskog momenta na cijelu budućnost može biti cijeli višekratnik Bohrovog magnetona: (Sada je jasno zašto kvantni broj n zove se magnetski.) · Napredak orbitalni magnetski moment elektrona do orbitalni trenutak impulsa, poziva žiromagnetske kapke, jedan

Eksperimenti su pokazali da je spin elektrona podložan podpovršinskom magnetizmu: veliki magnetski moment elektrona, povezan sa spinom,

tada se žiromagnetska instalacija za novi pojavila dvostruko veća . Ovo je jasan dokaz da se elektron ne može detektirati kao nabijena vrećica koja se omotava oko električne osi: u ovom slučaju ne bi bilo dovoljno imati početni žiromagnetski smjer. Za projekciju jakosti magnetskog momenta možemo

i fragmenti

Rezultat projekcije spinskog magnetskog momenta opet je rezultirao umnošcima Bohrovog magnetona, kao u orbitalnom potisku. Iz nekog razloga priroda poštuje ljepotu cijelog Bohrovog magnetona, a ne njegovih dijelova. Stoga se, međutim, važnost njegovog momenta nadoknađuje snagom ruke s plutajućim hidromagnetskim instalacijama.

Mali 5.15. Prikaz orbitalnih i spinskih momenata elektrona.

Sada možete razumjeti zašto prisutnost magnetskog magnetskog momenta u elektronu dovodi do pojave neke neoštećene interakcije. Iz tog razloga, prijeđimo ponovno na klasični jezik. Orbitalni potisak elektrona stvara magnetsko polje koje djeluje na magnetski moment elektrona. Slično magnetskom polju Zemlje, ono teče na iglu kompasa. Energija ove interakcije uništava energetske razine atoma, a veličina opterećenja leži, očito, iza spinskih i orbitalnih momenata cijelog kraka.

Važan visnovok:

guza 1. Procjenjujemo cijepanje jednakih energija zbog međudjelovanja spinskih i orbitalnih magnetskih momenata elektrona u atomu vode.

Kružni zavoj s radijusom R na silu ja stvara magnetsko polje u središtu

U ovom odjeljku je pokazano da se elektron koji se okreće u orbiti može vidjeti kao zavojnica u struji

Stavili smo ga ovdje na procjenu

Ovo je određeno za magnetsko polje stvoreno orbitalnim protokom elektrona u atomu, vrijednost reda veličine

Energija međudjelovanja između magnetskog momenta elektrona i magnetskog polja je istog reda veličine

Moguća procjena R jednak polumjeru Borovskog prve orbite . Ovdje uvodimo izraze za i liječnike, dakle

moguće je procijeniti vrijednost energetskih razina

de - uvedeno više (div. (3.3)) konzistentne fine strukture. Energija prve razine atoma vode očito je starija

pa se (3.13) može prepisati kao

Oskolki

a E = 13 6 eV, To

i svakodnevni život Rivna

što je u skladu s eksperimentalnim podacima.

I ovo je ocjena (ne raščlanjivanje) tražene podjele redova. U biti, cijepanje planeta je cerebralni učinak: iza Bohra, fluidnost elektrona u prvoj orbiti

Nije iznenađujuće da se do kraja snage spin može razumjeti samo u relativističkoj kvantnoj teoriji. Ne postavljamo si takva očekivanja, već jednostavno cijenimo činjenicu da elektron ima tako nevjerojatnu moć.

Eksperimentalni dokaz spina elektrona dao je Stern-Gerlach 1922. godine. Ideja je jasna iz činjenice da je magnetsko polje nejednoliko duž osi z, Na elektroniku djeluje sila pomaka, koja se izravnava iz polja. Sličnost je lakše razumjeti nego primjenu električnog dipola postavljenog u električno polje. Električni dipol s parom susjednih naboja , roztashovannyh na maloj strani l jedna vrsta jednog. Veličina električnog dipolnog momenta izračunava se kao

zašto vektor l Važno je izravnati negativni naboj u pozitivan.

Neka je u točki prisutan pozitivan naboj r, a negativna - upravo tako

Zaustavite sobni dipol u električnom polju od napetosti . Znamo silu koja je dipol. Na pozitivnom naboju postoji sila

na negativno -

Rezultirajuća sila bit će

Budući da je udaljenost između naboja mala, polje u točki širenja negativnog naboja može se približno zapisati kao

Prikaz rasporeda u virazu za snagu F, znan

Ako je polje isto ( E ne leže u), tada na dipolne naboje djeluju jednake i linearne sile, pa je rezultantna sila jednaka nuli, jer proizlazi iz jednake sile (5.14). Čini se da takav par sila ne pomiče dipol (koji je električki neutralan), već rotira njegovo polje (magnetski analog je igla kompasa). U nehomogenom polju rezultirajuća sila jednaka je nuli. U međuvremenu, ako polje samo leži u koordinatama z, u rivnyanna (5.14) razlika od nule je manja od z

de - projekcija električnog momenta na cjelinu z. Heterogeno polje ne privlači dipol iz područja gdje je ono jače.

Magnetskih naboja nema, već je magnetski dipol ostvaren zavojnicom i strujom, a po snazi ​​je sličan električnom dipolu. Stoga formula (5.15) zahtijeva zamjenu električnog polja magnetskim poljem, električnog momenta magnetskim i zapisivanje sile koja po elektronu u Stern-Gerlachovoj jednadžbi, sličan izraz

Shema pokusa: snop atoma leti kroz nejednoliko magnetsko polje, uspravljen poprečno sve dok atomi ne postanu savitljivi. Sila koju stvaraju magnetski momenti atoma oživljava ih. Prema mogućoj vrijednosti projekcije magnetskog momenta na izravno polje, snop klipa se cijepa u više snopova. Ako je konačni magnetski moment atoma određen spinom elektrona, tada će se prva zraka podijeliti na dvije. Za atome bogate elektronima može postojati više cijepajućih zraka. Stern i Gerlach su za svoj eksperiment koristili drvo koje je ispareno u električnoj pećnici. Brojčane vrijednosti cijepanja postale su dijelovi milimetra. Autori su potvrdili od svojih kolega da nisu registrirani novi atomi. Ono što u nastavku trebamo znati je specifičnost tragova za elemente prve skupine.

Mali 5.16. Sternova i Gerlachova dosvidu shema

Glavni rezultat istraživanja Sterna i Gerlacha izravan je eksperimentalni dokaz. kvantizacija Izravni magnetski moment atoma Prema klasičnoj fizici, prvi snop se ne bi trebao razdvojiti, već se raširiti prividno u mjeri projekcije magnetskog momenta na izravno magnetsko polje. Očigledno, na ekranu iza uređaja postoje dvije odvojene linije, bez reznih atoma, kako bi se izbjegao rizik od širenja smjese.

Mali 5.17. Otto Stern, 1888.-1969

Mali 5.18. Walter Gerlach, 1889–1979

guza 2. Uzak snop atoma s brzinom i masom n prolazi kroz transverzalno nehomogeno magnetsko polje, koje ima silu (sl. 5.19). Duljina područja polja , Stavite magnet ispred ekrana. Značajno je da je trag atomskog snopa na ekranu vidljiv kada je uključeno magnetsko polje.

Istraživanje spektra atoma vode uz pomoć spektralnih uređaja s visokim razdvajanjem i velikom disperzijom pokazalo je da spektralne linije vode pokazuju finu strukturu, dakle. sastoje se od mnogo linija s vrlo bliskim vrijednostima dovzhin hvil. Na primjer, glavna linija Balmerove serije H je kvintet (koji se sastoji od pet susjednih stihova) s rasponom dovzhin xvil nm.

Fina struktura spektralnih linija atoma nalik vodi objašnjava se dodatnom interakcijom između naboja atomske jezgre i spinskog magnetskog momenta elektrona. Ova vrsta interakcije naziva se spin-orbitala.

Konačni kutni moment elektrona zbroj je orbitalnog i spinskog kutnog momenta. Zbrajanje ovih momenata podliježe zakonima kvantne mehanike tako da je kvantni broj jednak momentu impulsa j možeš uzeti dva (
,
, jako
) ili jedan (
, jako
) značenje .

Prema regulaciji spin-orbitalnih interakcija, atom postaje drugačiji s različitim vrijednostima j biti ispunjen različitim energijama, dakle jednakim energijama sa
podijeliti u dva podstabla, koja se zovu dubleti. Nerascijepljeni gavrani
і
se zovu samice.

Veličina cijepanja određena je relativističkim Diracovim jednadžbama, koje daju korekciju energije (5.2):

, (5.4)

de
- Konzistentna fina struktura. energija E nj spin-orbitalne interakcije postaju približno
dio energije elektrona E n. Upravo taj red malenosti utječe na prividnu uzvišenost komponenti fine strukture spektralnih linija. U ovom laboratorijskom robotu, odvojena priroda opreme ne dopušta nam da spriječimo blago cijepanje spektralnih linija atoma vode.

3. Bogati elektronski atomi

Atom bogat elektronima formira se u jezgre s nabojem Ze i suvišnu jezgru elektroničke ljuske sa Z elektroni (za atom žive
). Nemoguće je točnije odrediti funkciju cijele elektronske ljuske atoma kroz veliki broj čestica Z. Koristite vikoryst model atoma za razvoj, kako biste sačuvali informacije o pojedinačnom stanju elektrona u atomu. Ovaj pristup, koji oduzima ime jednodijelna blizina, stanje nekoliko elektrona je opisano s četiri dodatna kvantna broja n, l, m, m s. U ovom slučaju, prema Paulijevom principu, u jednoj kvantnoj stanici ne može biti više od jednog elektrona. Elektroni atoma iz zadanih vrijednosti kvantnog broja glave n stvoriti školjku (loptu). Ukupnost elektrona iz zadanih vrijednosti kvantnih brojeva nі l otapa ljusku. Podljuske su označene slovima: s, str, d, f, … , na što ukazuju značenja
Maksimalni broj elektrona u mjehuru je i dalje isti
. U s Broj je sličan 2, in str Obolontsi - 6, u d Obolontsi - 10, u f Oboloni - 14, itd.

Elektronička konfiguracija nazivamo raspodjelu elektrona u atomu nakon jednočestičnih postaja s različitim nі l. Na primjer, za atom žive elektronska konfiguracija izgleda ovako: gdje brojevi iznad simbola podljuske označavaju broj elektrona u ovoj jedinici. Uklanjanje elektroničkih ljuski i ljuski u konfiguraciji određeno je redoslijedom punjenja jednodijelnih elektroničkih ljuski. Nadopunjavanje stanja počinje od nižih razina energije. U atomu žive prve dvije ljuske su potpuno ispunjene, ali posljednji dio nije potpuno ispunjen. U glavnom stanju atoma žive, dva valentna elektrona dijele 6 s jastučići.

Za atom bogat elektronima, u bilo kojem trenutku puls će doseći nulu. Stoga je konačni moment količine gibanja takvog atoma određen orbitalnim i spinskim momentima vanjskih, valentnih elektrona. Valentni elektroni nalaze se u centralno simetričnom polju jezgre i elektrona zatvorenih ljuski, pa je njihov ukupni kutni moment vrijednost koja se čuva. Za lake i srednje atome, međudjelovanje elektrona, zbog njihovih orbitalnih i spinskih momenata, dovodi do činjenice da se oni savijaju na porozan način. orbitalni momenti svih elektrona zbrajaju konačni orbitalni moment atoma
, a spinski momenti elektrona zbrajaju spinski moment atoma
. Čija se pojava čini između elektrona? L-S zv'yazok ili zv'yazok Ressel - Saunders.

Kvantni brojevi Lі S Orbitalni i spinski momenti atoma određeni su skrivenim kvantnomehaničkim pravilima presavijanja momenata impulsa. Na primjer, budući da dva valentna elektrona proizvode kvantne brojeve l 1 i l 2, dakle L Možete generirati sljedeće cjelobrojne vrijednosti:
. Postoji slično pravilo za spin i spin, koji je spinski broj elektrona
, moguće vrijednosti se mogu ukloniti S za dva valentna elektrona:
.

Razina energije koja odgovara novim vrijednostima kvantnih brojeva Lі S, nazvao spektralni termin. U spektroskopiji je uobičajeno označavati pojam simbolom
, gdje je smisao
staviti slova S, P, D, F, ... očito. Broj
nazvao mnoštvo terme.

S regulacijom spin-orbitalne interakcije, energetska razina, ili termin, se dijeli na niz podelemenata, koji predstavljaju različite vrijednosti konstantne kutne količine gibanja atoma. Ovaj split terma se zove tanak ili drugo višestruki. Zadani brojevi Lі S posljednji trenutak atomskog zamaha
označena kvantnim brojem J, što možete učiniti sa značenjem: . Komponente fine strukture ili jednakih energija koje odgovaraju zadanim vrijednostima L, Sі J označen simbolom
.

Koliki je spinski broj dvaju valentnih elektrona atoma žive
, tada jedina moguća vrijednost
. U ovoj vrsti, višestrukost pojma je drevna
, onda. Svi su jednaki samci. Njihove spektralne vrijednosti: ,,
,itd.

R JE. 5.3

Yakshcho
, A
, tada postoje tri moguća scenarija:
. U kojoj je vrsti mnogostrukost drevna
, onda. sve jednake trojke. Ja, odlučujem, yakscho
, zatim ista vrijednost
, A rabarbara od koje ću ja postati stara je jednu godinu. Jasno je u kojoj se mjeri takve moguće jednake energije mogu naći u atomu žive: ,,,,
,
,
,
,,
itd.

Sve prenesene jednake energije označene su različitim dopuštenim skupovima kvantnih stanja, koja mogu imati valentni elektroni atoma žive.

Analiza spektra vibracija i degradacije žive u ultraljubičastom, vidljivom i infracrvenom području omogućuje nam formuliranje nove sheme mogućih jednakih energija i prijelaza između njih (slika 5.3). Na dijagramu su prikazane vrijednosti spektralnih linija žive u nanometrima, kao i kvantni broj n za kožu .

Dijagram prikazuje vrijednost glavnog kvantnog broja na sličnim energetskim razinama. Na sl. 5.3 također ukazuje na prijelaze između razina i još više spektralnih linija žive, koje su indikativne za te prijelaze. Mogući prijelazi određeni su pravilima odabira:
;
і
, i prijelaz iz postanja
u logoru
nespretan. Z vimogi
Iz toga proizlazi da su dopušteni prijelazi između razina novog multipliciteta (singlet - singlet i triplet-triplet prijelazi). Međutim, kao što se može vidjeti sa Sl. 5.3, pazite na pravila za odabir prijelaza (pet jednogodišnjih-trogodišnjih prijelaza). Implementacija zaštitnih pravila za odabir prijelaza važna je za atome s visokim atomskim brojevima. Pri istraživanju shema odnosa i prijelaza atoma žive potrebno je obratiti pozornost na sljedeću situaciju: za velike atomske brojeve od velike je važnosti multipletno cijepanje kroz spin-orbitalnu interakciju. Dakle, trogodišnja rabarbara žive
Razdvajanje (razlika između maksimalne i minimalne energije) je reda veličine jednog elektron volta, što je otprilike jedna desetina energije glavnog atoma žive. U čijem smislu "suptilni" ne mogu cijeniti podijeljenu razinu energije.

- (Multiplet splitting), cijepanje jednakih energija i spektra. linije atoma, molekula i kristala, nastale spin-orbitalnom interakcijom. Broj podelemenata na koje je energetski tok podijeljen leži u broju mogućih orijentacija. Fizička enciklopedija

Fina struktura- U atomskoj fizici, fina struktura (multiplet splitting) opisuje cijepanje spektralnih linija atoma, što je naznačeno razlikom u energetskim razinama različitih atomskih orbitala. Međutim, detaljnim pregledom kože... ... Wikipedia

Fina struktura- multipletno cijepanje, cijepanje jednakih energija i spektralnih linija atoma, molekula i kristala, uzrokovano spin-orbitalnom interakcijom (div. Spin-orbital interakcija). Broj podstabala koja se razdvajaju.

Struktura (značenje)- Struktura (od latinske structūra "probuditi se"): Položaj 1 Glavno značenje 2 Ostala značenja (redoslijed Wikipedije)

Superfina struktura- superfino cijepanje redova, cijepanje energije ranga atoma u blisko odvojene čestice, međudjelovanje magnetskog momenta jezgre s magnetskim poljem atomskih elektrona. Energija (Čija... ... Velika radjanska enciklopedija

Borivskijev model atoma- Borovljev model atoma sličnog vodiku (Z nuklearni naboj), gdje su negativno nabijeni elektroni smješteni u atomsku ljusku, koja sadrži manju, pozitivno nabijenu atomsku jezgru... Wikipedia

Sommerfeld-Dirac formula- Tijek elektrona oko atomske jezgre u okviru klasične mehanike može se promatrati kao linearni oscilator, koji je karakteriziran adijabatskom invarijantom, koja je ravnija od elipse (u pravilnim koordinatama): de ... Wikipedia

Sommerfeld-Dirac formula- Strujanje elektrona oko atomske jezgre u okviru klasične mehanike može se promatrati kao "linearni oscilator", koji je karakteriziran "adijabatskom invarijantom", koja je ravnija od elipse (u pravilnim koordinatama): de . .. ... Wikipedia

Sommerfeld, Arnold- Arnold Sommerfeld Arnold Sommerfeld Sommerfeld na ... Wikipediji

SPEKTROSKOPIJA- Odsjek fizike, posvećen razvoju spektra elektromagnetskih vibracija. Ovdje ćemo se osvrnuti na optičku spektroskopiju, koja se često jednostavno naziva spektroskopija. Svjetlo je podložno elektromagnetskim smetnjama s velikim dometom od 103 do 108 m. Ovaj domet... Collierova enciklopedija

Molekularni spektri- spektri vibracija, poliranja i kombinirane disperzije svjetlosti (CRL), koja se nalazi između labavo ili slabo vezanih molekula. Tipovi M. s. tamni mirisi, smradovi se izbjegavaju kada se gleda ukupno više ili manje tamna tamna koža u UV, vidljiva i... Fizička enciklopedija

Analiza spektra sklopljenih atoma pokazala je da se u praksi ostvaruju elektronički prijelazi s više energetske razine atoma na nižu.

Ovo se objašnjava činjenicom da je dopušteno prenijeti krivnju radi zadovoljenja umova ( pravila odabira).

Na primjer, D = ±1, Dm = 0, ±1, de D - Varijacija vrijednosti orbitalnog kvantnog broja; Dm je razlika u vrijednosti magnetskog kvantnog broja, koja odgovara dvama stanjima elektrona i jednom.

Osim toga, otkriveno je tonka to je pretanko struktura spektralne linije. Na primjer, linija D - linija natrija dijeli se na dvije linije (l 1 = 5,890×10 - 7 m i l 2 = 5,896×10 - 7 m). Ovaj fenomen se može dogoditi kada se razina energije podijeli, prijelazi elektrona između njih dovode do uništenja ovih spektralnih linija.

Fina struktura spektralnih linija pod utjecajem je utjecaja spina elektrona na njihovu energiju i utjecaja drugih čimbenika . Dirac Uz razumijevanje toga, odbacivši relativističku teoriju, rješenje je omogućilo objašnjenje spin-orbitalne interakcije elektrona.

Istraživanja fine strukture spektralnih linija i posredne diobe atoma vode i helija pomoću metoda radiospektroskopije potvrdila su teoriju. Osim cijepanja, treba se čuvati gubitka energetskih razina - kvantnog efekta, koji rezultira oštećenjem kada se poremeti. Red suptilnog pazi superfina struktura razina energije, uzrokovana je međudjelovanjem magnetskih momenata elektrona s magnetskim momentom jezgre, kao i Izotopski pomak je zbog razlike u masi jezgri izotopa jednog elementa. Budući da atomi sadrže određeni broj elektrona, njihove magnetske interakcije dovode do toga da se magnetski momenti elektrona zbrajaju u rezultirajući magnetski moment. Postoji nekoliko vrsta međusobnih interakcija.

U prvom tipu uzajamnosti - normalna magnetska veza (L-, S-zv'yazku)- izravno se zbrajaju orbitalni momenti u rezultirajućem momentu, a izravno - spinski momenti i njihovi rezultantni momenti zbrajaju se u osnovnom trenutku količine gibanja atoma. Drugačija vrsta interakcije (Spin-orbitalni ligament) Orbitalni i spinski momenti impulsa kožnog elektrona zbrajaju se u početnom trenutku, a daljnji momenti susjednih elektrona zbrajaju se u zadnjem trenutku impulsa atoma.

Otkrijte druge vrste ligamenata.

Dakle, u vektorskom modelu atoma L - S - veza ima vezu

,

de , s i - podređeni orbitalni

momenti spina obližnjih elektrona; L – ukupni orbitalni kutni moment; S – ukupni moment vrtnje; J je konačni moment količine gibanja svih elektrona u atomu.

Pa s kvantnom mehanikom

(10)

gdje su L, S, J kvantni brojevi ukupnog momenta, slično vektorima.

Na primjer, kada se L i S daju veći moment impulsu J, mogu se generirati sljedeće vrijednosti: L + S, L + S - 1, L + S - 2, ... , L - S + 1 , L - S.

Magnetsko polje ima projekciju

. (11)

Magnetski kvantni broj m J može poprimiti sljedeće vrijednosti:

J, J - 1, J - 2, ..., -J + 1, -J.

Usyogo 2J + 1 vrijednost.

Također, rang magnetskog polja s kvantnim brojem J podijeljen je na 2J + 1 rang.

Ovo primjenjuje pravilo odabira Dm J = 0, ±1.

U klasičnoj fizici, vektor momenta količine gibanja čestice na cob 0 je dan vektorskim zbrajanjem vektora, tj.

U kvantnoj mehanici nema smisla, ali nema smisla ni za one koji imaju malo smisla za vektore zamjeranja (usporedba Heisenbergovih beznačajnosti).

U kvantnoj mehanici, stvaranje vektora je dosljedno Vektorski operator

Iz kvantne mehanike proizlazi da neću razumjeti, u kojem vektoru moment impulsa ima drugačiju vrijednost, tako da ću dodavati vrijednosti i po veličini i izravno. Vektor operatora momenta impulsa leži u izravnim koordinatnim osima.

Fizičke veličine koje karakteriziraju kutnu količinu gibanja čestice u kvantnoj mehanici su:

1. Projekcija operatora obervalnog (slatkog) trenutka dijela

, (12)

gdje je m z = 0, ±1, ±2, ... magnetski kvantni broj.

2. Prije kvadrat punog obertalnog momenta dijela(Ne kvadrat vektora, nego potencija kvadrata operatora okrenutog trenutku), dakle.

. (13)

Stoga je jasno da se pjesma istodobno nadvija nad značajnim kvadratom aversnog momenta i jednom njegovom projekcijom na direktnu crtu (primjerice, na cijeli Z).

Ushogo stanív, u kojem kvadrat prednjeg momenta ima vrijednost pjesme, 2 +1

de = 0, 1, ..., n - 1 - orbitalni kvantni broj, koji označava kvadrat kutne količine gibanja.

Procesi, što oni znače? projekcija operatora zakretnog momenta presjeka L z i zove se kvadrat rotacijskog momenta L 2 napravimo mjesta za kvantizaciju.

Mali 1

Grafički je kvantizacija prostora prikazana na vektorskom dijagramu (slika 1), gdje su naznačene moguće vrijednosti projekcije L z je moguća vrijednost kvadrata rotacijskog momenta impulsa L 2 . Moguće vrijednosti m z uključene su duž Z osi kao projekcija vektora dovzhin operatora | |=.

Kada je =1, = yakscho kao jedan od rotacijskih trenutaka uzeti h / 2p. Poznati spin, na primjer, za jezgru atoma natrija omogućuje nam detaljno ispitivanje subfinog cijepanja energetskih razina i spektralnih linija za ovaj element. Spin moment jezgre je kvantiziran. Utvrđeno je da je najveća vrijednost spina jezgre atoma natrija .

Ako se spinski moment jezgre uzme kao jedan, tada njegova projekcija na smjer prema naprijed (označen vanjskim magnetskim poljem) može proizvesti diskretne vrijednosti: 0, ±1, ±2, ... ili Fina struktura spektralnih linija objašnjava se spin-orbitalnom interakcijom elektrona i taloženjem elektronske mase u tekućini.

Veličina finog cijepanja energetskih razina za lake atome je ~10 - 5 eV.

Za važne atome može doseći djelić elektron volta.

Ukupnost drevnih na koje je energična rabarbara podijeljena naziva se multiplet: dubleti, trojke itd.

Jednostavne jednakosti koje se ne dijele na slične jednake nazivamo samice. Finu strukturu spektralnih linija karakterizira postojana fina struktura a»1/137. Superfina struktura spektralnih linija objašnjava se međudjelovanjem između elektronske ljuske i jezgre atoma. Za natrijeve linije D1 i D2 postoji manifestacija fine strukture spektralnih linija. Na sl. 2 je u skladu s pravilima za odabir slika i mogućih prijelaza (bez podešavanja mjerila).

Ispod je slika superfinog cijepanja spektralnih linija. Glavni intenziteti komponenti dati su s dva okomita presjeka, slikama ispod odgovarajućih kvantnih prijelaza. Za superfini atom vode struktura je slična onoj glavne energetske razine (n = 1, = 0); struktura je u redu svaki dan. To je zbog interakcije između ukupne količine gibanja elektrona i količine gibanja spina jezgre (protona). Kada elektron prolazi između dvije substrukture, čini se da je superfino cijepanje glavne energetske razine atoma vode posljedica istaknutog dugog intervala od l = 21 cm, koji treba izbjegavati za srednji sloj voda. Razvijena fina struktura spektralnih linija ima značajnu ulogu vidigrava jednostavan i preklopni (anomalni) Zeemanov efekt, Kao što bi trebali biti oprezni samo oni s paramagnetskim atomima, fragmenti imaju magnetski moment jednak nuli i mogu djelovati u interakciji s magnetskim poljem. Jednostavan Zeemanov efekt javlja se kada se generator uvede u magnetsko polje, što uzrokuje cijepanje energetskih razina i spektralnih linija na brojne komponente. Kvantna teorija Zeemanovog efekta temelji se na analizi cijepanja energetske razine vibrirajućeg elektrona u atomu uvedenom u magnetsko polje. Kada elektron prenese samo orbitalni magnetski moment i magnetsko polje, atom dobiva dodatnu energiju DW = - m 0 p mz H, gdje je H jakost magnetskog polja; p mz - Projekcija magnetskog momenta na smjer magnetskog polja Z; m 0 – magnetska konstanta.

U slabom magnetskom polju izbjegava se sklopivi Zeemanov efekt.

Taj je učinak objašnjen nakon otkrivanja spina elektrona i ilustriran je u opisu vektorskog modela atoma. Razdvajanje energetskih razina u magnetskom polju znak je magnetske rezonancije, koja leži u selektivnoj (selektivnoj) energiji izmjeničnog magnetskog polja i povezana je s uznemirujućim prijelazima između različitih razina jednog i drugog i Zeemanovog multipleta, koji pojavio kao posljedica djelovanja stacionarnog magnetskog polja. magnetski moment elektrona, tzv elektronska magnetska rezonanca(feromagnetska rezonancija i nuklearna magnetska rezonancija). Nuklearna magnetska rezonancija, pojava magnetskih momenata u nuklearnim česticama (protonima i neutronima).

Čuvajte se također elektronska paramagnetska rezonancija, koji je tvrdoglavo pazio na E.K. Zawoisky je rođen 1944

SPEKTRALNE LINIJE, NATRAG DO STRUKA JEZGRE

VIVENNYA VRLO FINE STRUKTURE

7.1. Meta i zmíst roboti: prijenos superfine strukture spektralnih linija pomoću dodatnog Fabry-Perot interferometra i značajnog spina jezgre.

7.2. Oprema: Spektrograf ISP-28, Fabry-Perot interferometar IT-51, VSB-2 žarulje sa živinim parama i strukom, životni blok PPBL-3.

Promatrano pomoću spektralnih uređaja velike jakosti razdjelnih linija, većina elemenata otkriva naboranu strukturu, što znači nižu multipletnu (finu) strukturu linija. Ovaj problem nastaje zbog interakcije magnetskih momenata jezgri s elektronskom ljuskom, što dovodi do superfina struktura jaruga i izotopska destrukcija jaruga .

Magnetski momenti jezgri povezani su s prisutnošću mehaničkih momenata količine gibanja (spinova) u njima. Nuklearni spin je kvantiziran prema skrivenim pravilima kvantizacije mehaničkih momenata. Budući da je maseni broj jezgre jednak, kvantni broj spina I je jednak, a kada je A nesparen, jednak je i broj I. Velika skupina takozvanih uparenih jezgri koje sadrže i protone i neutrone, imaju nulti spin i nulti magnetski moment. Spektralne linije uparenih-uparenih izotopa ne pokazuju superfinu strukturu. Ostali izotopi imaju mehaničke i magnetske momente ispod nule.

Po analogiji s magnetskim momentima koje u atomima stvaraju elektroni i magnetskim momentom jezgre, može se zamisliti

de - masa protona, - takozvani - faktor jezgre, koji tvori strukturu nuklearnih ljuski (po redu veličine drevnih jedinica). Jedan od svijeta nuklearnih momenata je nuklearni magneton:

Nuklearni magneton = 1836 puta manji od Bohrovog magnetona. Mala vrijednost magnetskih momenata jezgri u odnosu na magnetske momente elektrona u atomu objašnjava elastičnost superfine strukture spektralnih linija, koja postaje reda veličine multipletnog cijepanja.

Energija međudjelovanja između magnetskog momenta jezgre i elektrona atoma je drevna

de - Jakost magnetskog polja koje stvaraju elektroni na mjestu gdje se nalazi jezgra.

Rozrahunki dovesti do formule

Ovdje je A konstantna vrijednost za ovu razinu, F je kvantni broj ukupnog impulsa jezgre i elektronske ljuske

kako poprima značenje

F = J + I, J + I-1, ..., | J-I |. (7,6)

Stupanj cijepanja raste s porastom naboja jezgre Z, kao i s porastom stupnja ionizacije atoma, približno proporcionalno naboju atomskog viška. Budući da laki elementi imaju vrlo tanku strukturu (reda stotine dijelova), onda za važne elemente kao što su Hg, T1, Pb, Bi, ona doseže vrijednost od samo nekoliko neutralnih atoma i nekoliko iona.

Kundak jaka na sl. Slika 7.1 prikazuje dijagram superfinog cijepanja redova i linija rezonantnog dubleta natrija (prijelaz). Natrij (Z=11) je jedini stabilni izotop masenog broja A=23. Jezgra je dovedena u skupinu nesparenih jezgri i ima spin I=3/2. Magnetski moment jezgre je i dalje 2,217. Donji dio obje komponente dubleta je podijeljen na dva pod-tanka dijela s F=1 i 2. Dio dubleta je podijeljen na dva dijela (F=0, 1, 2, 3). Količina cijepanja je 0,095. Podjela viših rangova je mnogo manja: za tamošnji rang iznosi 0,006, izvan rascjepa razina postaje 0,0035.

Istraživanje superfine strukture spektralnih linija omogućuje određivanje tako važnih veličina kao što su mehanički i magnetski momenti jezgri.

Dužina vrtnje jezgre neposredno iza broja komponenti za izračunavanje nuklearnog momenta i strukture linije z = 535,046 nm. Potpuna slika razdvajanja rijeka prikazana je na sl. 7.2. Struk ima dva izotopa: i, postotak umjesto kojeg u prirodnom zbroju postaje: -29,50% i - 70,50%. Linije oba izotopa pokazuju izotopski pomak, koji je sličan nm. Za oba izotopa, nuklearni spin je I = 1/2. Slijedeći shemu cijepanja, može se uočiti da se linija struka od nm, koja se pojavljuje pri prelasku s rabarbare na rabarbaru, sastoji od tri komponente superfinog cijepanja s omjerom intenziteta 2:5:1, baš kao što je rabarbara sastavljena, postoje dvije podstabla s razmakom između podstabala, a također se dijeli na dva podstabla. Nije dovoljno stajati između elemenata, pa spektroskopske mjere opreza otkrivaju samo dvije komponente superfinog cijepanja za izotop kože okremo, uzgojene na udaljenosti nm (). Iz broja komponenti jasno je da je spin jezgre I = 1/2, budući da je za J = 1/2 broj komponenti 2I+1 =2. Kvadrupolni moment Q = 0. Treba napomenuti da je cijepanje člana vrlo malo i nije dopušteno na spektroskopski način. Anomalno jaki član razdvajanja objašnjava se činjenicom da prepoznaje oluju na strani konfiguracije. Broj komponenti u ovoj liniji je gotovo identičan. Komponente A i B pripadaju širem izotopu, a komponente B pripadaju rjeđem izotopu. Dvije skupine komponenata jasno su uništene jedna po jedna, pri čemu je teži izotop na ljubičastoj strani spektra. Variranje intenziteta komponenti A: ili B omogućuje određivanje izotopa u prirodnoj smjesi.

7.4. Opis instalacije.

STS spektralnih linija može se promatrati samo s uređajima visoke distribucije, na primjer, Fabry-Perot interferometrom (FPI). IFP je uređaj s uskim spektralnim intervalom, (npr. široki spektralni interval λ = 500 nm u IFP-u s razmakom između zrcala t = 5 mm, postavite Δλ = 0,025 nm, između kojih intervala Δλ možete dodati finu ravnotežu i superfina struktura). U pravilu se IFP-ovi kombiniraju sa spektralnim uređajem za prednju monokromatizaciju. Ova se monokromatizacija može dogoditi ili prije nego što svjetlosni tok uđe u interferometar ili nakon prolaska kroz interferometar.

Optička shema za praćenje STS spektralnih linija prikazana je na sl. 7.3.

Izvor svjetlosti 1 (visokofrekventna bezelektrodna VSB svjetiljka s metalnim parama) projicira se lećom 2 (F = 75 mm) na IFP (3). Interferencijski uzorak, lokaliziran u diskontinuitetu, pojavljuje se kao prsten koji projicira akromatski kondenzator 4 (F=150 mm) na ulaznu ravninu spektrografa 5 (6,7,8-kolimator, Korenova prizma, spektrograf s komornom lećom a). Središnji dio koncentričnih prstenova vidljiv je kroz prorez (5) spektrografa i slika slike se prenosi u žarište 9 i snima na fotografsku ploču. Za različite linearne spektre, slika će biti spektralne linije ispresijecane po visini s maksimumima i minimumima interferencije. Ova se slika može vizualno vidjeti na bočnoj strani kazetnog dijela povećala. S pravilnim podešavanjem IT-a, slika ima simetričan izgled (slika 7.4.).