Spektral çizgilerin yapısı gayet iyidir. Spektrum epr'nin ince yapısı. Veri toplama ve bilgi işleme

Atomik spektrumların daha ileri incelenmesi, iki yakın bileşenin çok sayıda spektral çizgiye sahip olduğunu gösterdi. Yani, 1887'de. A. Michelson bir bölünme keşfetti - sudaki Balmer serisinin bir geçişe yol açacak çizgisi

Orta çizgisi 6563 Å olan iki çizgiden oluştuğu ortaya çıktı.

Küçük 5.9. Albert Abraham Michelson 1852-1931

Perakende dovzhyn hvil dorivnyu 0.14 Å (o zaman bölmenin değeri sıraya göredir 10 – 5 ). Boules belirlendi ve çizgiler bölündü 3 , 4 ve daha fazla bileşen. Çizgilerin bölünmesi, şimdi anladığımız gibi, atomun enerjisel çizgilerinin bölünmesi anlamına gelir: İnce bir yapıya sahip gibi görünürler. Karşılıklı ilişkilerin garanti edilmediği açık. Çizgilerin bölünmesinin örneğin harici bir alan uygulandığında ve sistemin simetrisini bozduğunda meydana geldiği söylendi. Ve burada karşılıklı etkileşim, atomun bazı iç güçleriyle bağlantılı olabilecek dış alanların varlığında kendini gösterir.

Bunun sadece atomun değil elektronun da iç otoritelerinin gerçek bir tezahürü olduğu ortaya çıktı. U 1925 r. S. Goudsmit ve J. Uhlenbeck asıldı elektron spin hipotezi: yörünge kükremesiyle değil, dürtü anının elektronunu solumaya başladılar. Sırtın arkası bir sarmalayıcı olarak kendini gösterdi (İng. döndürmek) kendi ekseni etrafında elektron (dünyanın güvercin sarımına benzer). Daha sonra "dönmenin" kelimenin tam anlamıyla alınamayacağını öğrendiler: Sayısal tahminler, bir vakumun ışık akışkanlığını aşan doğrusal bir sarma akışkanlığı verdi.

Küçük 5.10. Samuel Abraham Goudsmit 1902-1978

Küçük 5.11. George Eugene Uhlenbeck 1900–1988

Varlığı gizemden yoksundur, çünkü yalnızca Heisenberg-Schrödinger kuantum mekaniği çerçevesindedir. Spinin doğal açıklaması, akışkanlık teorisini kuantum mekaniğiyle birleştiren P. Dirac'ın göreli kuantum teorisinden alınmıştır.

Küçük 5.12. Paul Adrian Maurice Dirac, 1902–1984

İzlerden elektronun atfedilmesi gerektiği görülüyordu. spin kuantum sayısı s = 1/2, Kuantum sayısı olan aynı güce sahip (şaşırtıcı formül (5.5)) ben. Spin kuantum sayısını çağırmak gelenekseldir döndürmek. Biz de farklı bir terminoloji kullanıyoruz.

Görünen o ki, spin kare operatörünün değeri üzerinde tek bir kuvvet vardır.

ve dönüşün bütüne yansıması (birinden geçerek) ħ maksimumdan minimuma kadar tüm değerler) görünüme kaydedilir

de yalnızca iki anlam alır

Numarayı adlandırın manyetik spin kuantum sayısı.

Yıldızlar spektral çizgileri bölmeye başladı mı? Bunu biraz klasik mirkuvaniya ile anlamaya çalışalım. Klasik fizikte bir elektrik yükünün sarılması manyetik bir alan yaratır. yörüngede dönen yarıçap R Klasik bir elektron, kuvvet akışına sahip bir dönüş olarak görülebilir. ben manyetik momenti olan manyetik bir dipol gibi alanı kamburlaştıran

Küçük 5.13. Klasik fizik çerçevesinde bir elektronun spin ve manyetik momentinin modeli

Klasik değerlendirme: yarıçaplı yörüngedeki elektron R ta swidkistyu v Fermantasyon dönemi olabilir

Yörüngede bir nokta alalım. Bir saat içinde T yük bunun içinden geçer e, o zaman belirlenenlerin arkasındaki akıntının gücü kadimdir

Ayrıca elektronun bir yörünge momenti vardır.

böylece akım, elektronun akışkanlığını kapatarak yörüngesel momentum yoluyla ifade edilebilir:

O halde elektronun yarattığı yörünge manyetik momenti daha eskidir

Küçük 5.14. Dairesel yörüngedeki elektronun klasik modeli

Artık niceleme kurallarıyla değiştirilmiştir

Ve yörüngesel manyetik moment için çıkarılabilecek ve özet olarak ifade edilebilecek ifadeyi alıyoruz:

Yıldızlar parlıyor:

· Mikro dünyadaki manyetik anların doğal birimi - sözde Bohr manyetonu · Manyetik anın tüm geleceğe izdüşümü Bohr magnetonunun tam katı olabilir: (Şimdi kuantum sayısının neden N manyetik denir.) · İlerleme orbital Elektronun manyetik momenti orbital dürtü anı, çağrı jiromanyetik panjurlar, bir

Deneyler, bir elektronun dönüşünün yüzey altı manyetizmasına bağlı olduğunu göstermiştir: elektronun dönüşe bağlı yüksek manyetik momenti,

daha sonra yenisinin jiromanyetik kurulumu iki kat daha büyük göründü . Bu, elektronun bir elektrik ekseni etrafına sarılan yüklü bir torba olarak tespit edilemeyeceğinin açık bir kanıtıdır: bu durumda, başlangıçta bir jiromanyetik yatağın bulunması yeterli olmayacaktır. Güç manyetik momentinin projeksiyonu için şunları yapabiliriz:

ve parçalar

Dönme manyetik momentinin projeksiyonunun sonucu, yörünge itme kuvvetinde olduğu gibi yine Bohr manyetonunun katları ile sonuçlandı. Bazı nedenlerden dolayı doğa, Bohr manyetonunun güzelliğine saygı duyuyor, parçalarına değil. Ancak bu nedenle anın önemi, yüzen hidromanyetik tesislerle elin gücüyle telafi ediliyor.

Küçük 5.15. Elektronun yörünge ve dönüş momentlerinin gösterimi.

Artık bir elektronda manyetik manyetik momentin varlığının neden bazı bozulmamış etkileşimlerin ortaya çıkmasına yol açtığını anlayabilirsiniz. Bu nedenle tekrar klasik dile geçelim. Elektronun yörüngesel itişi, elektronun manyetik momentine etki eden bir manyetik alan yaratır. Dünyanın manyetik alanına benzer şekilde pusula iğnesinin üzerine akar. Bu etkileşimin enerjisi, atomun enerji seviyelerini yok eder ve yükün büyüklüğü, görünüşe göre, tüm kolun omurga ve yörünge momentlerinin arkasında yatmaktadır.

Önemli visnovok:

popo 1. Su atomundaki elektronun spin ve yörünge manyetik momentlerinin etkileşimi nedeniyle eşit enerjilerin bölündüğünü tahmin ediyoruz.

Yarıçaplı dairesel dönüş R zorla BEN merkezde bir manyetik alan oluşturur

Bu bölümde yörüngede dönen bir elektronun bir akımdaki bobin gibi görülebileceği gösterildi.

Değerlendirme için buraya koyduk

Bu, bir atomdaki elektronun yörüngesel akışıyla oluşturulan manyetik alan için belirlenir;

Elektronun manyetik momenti ile manyetik alan arasındaki etkileşimin enerjisi aynı büyüklüktedir.

Değerlendirme için mümkün R ilk yörüngenin Borovian yarıçapına eşit . Burada doktorlar ve doktorlar için ifadeleri tanıtıyoruz, yani

enerji seviyelerinin değerini değerlendirmek mümkündür

de - ince bir yapıya sahip vişşeyi (böl. (3.3)) tanıttı. Su atomunun ilk seviyesinin enerjisi görünüşte daha eskidir

yani (3.13) şu şekilde yeniden yazılabilir:

Oskolki

A E = 13 6eV, O

ve Rivne'nin günlük yaşamı

ki bu deneysel verilerle tutarlıdır.

Ve bu, aranan sıraların bölünmesinin değerlendirmesidir (dağılımı değil). Aslında gezegenlerin bölünmesi beyinsel bir etkidir: Bohr'un arkasında, birinci yörüngedeki elektronun akışkanlığı vardır.

Gücün sonuna kadar spinin ancak göreli kuantum teorisinde anlaşılabilmesi şaşırtıcı değildir. Kendimize bu tür beklentiler koymuyoruz, sadece elektronun bu kadar inanılmaz bir güce sahip olduğu gerçeğini takdir ediyoruz.

Elektron spininin deneysel kanıtı 1922'de Stern-Gerlach tarafından verildi. Bu fikir, manyetik alanın eksen boyunca düzgün olmaması gerçeğinden açıkça anlaşılmaktadır. z, Elektronik üzerinde sahadan düzleştirilmiş bir yer değiştirme kuvveti vardır. Benzerliği anlamak, bir elektrik alanına yerleştirilen bir elektrik dipolünün uygulanmasından daha kolaydır. Bir çift bitişik yüke sahip bir elektrik dipolü , küçük bölgede roztashovannyh ben bir tür. Elektrik dipol momentinin boyutu şu şekilde hesaplanır:

neden vektör ben Negatif bir yükü pozitif olana düzeltmek önemlidir.

Noktada pozitif bir yük olsun R, ve olumsuz olan - aynen öyle

Elektrik alanındaki oda dipolünün gerilimden korunması . Dipol olan kuvveti biliyoruz. Pozitif yükte kuvvet vardır

negatife -

Ortaya çıkan kuvvet

Yükler arasında çok az mesafe olduğundan, negatif yükün genişleme noktasındaki alan yaklaşık olarak şu şekilde yazılabilir:

Güç için virazdaki düzenin sunumu F, bilinen

Alan aynıysa ( e içinde yatmaz), o zaman dipol yüklerine eşit ve doğrusal kuvvetler etki eder ve eşit kuvvetten (5.14) aktığı için ortaya çıkan kuvvet sıfıra eşittir. Görünüşe göre, böyle bir kuvvet çifti dipolün yerini değiştirmez (ki bu elektriksel olarak nötrdür), bunun yerine alanını döndürür (manyetik analog pusula iğnesidir). Homojen olmayan bir alanda ortaya çıkan kuvvet sıfıra eşittir. Bu arada, alan yalnızca koordinatlarda yer alıyorsa z, rivnyanna'da (5.14) sıfırdan fark daha azdır z

elektrik momentinin bütüne yansıtılması z. Heterojen alan dipolü güçlü olduğu bölgeden çekmez.

Manyetik yük yoktur, ancak manyetik dipol bir bobin ve bir akım tarafından gerçekleştirilir ve gücü bir elektrik dipolününkine benzer. Bu nedenle formül (5.15), manyetik alan üzerindeki elektrik alanını, elektrik momentini manyetik momentle değiştirmeyi ve elektron başına düşen kuvvet için Stern-Gerlach denkleminde benzer bir ifadenin yazılmasını gerektirir.

Deney şeması: Bir atom demeti, atomlar esnek hale gelinceye kadar enine düzleştirilmiş, düzgün olmayan bir manyetik alan boyunca uçar. Atomların manyetik momentlerinin uyguladığı kuvvet onları canlandırır. Manyetik momentin doğrudan alan üzerine izdüşümünün olası değerine göre, koçan demeti bir takım demetlere bölünür. Eğer atomun son manyetik momenti elektronun dönüşüyle ​​belirleniyorsa, ilk ışın ikiye bölünecektir. Elektron bakımından zengin atomlar için daha fazla ayırıcı ışın olabilir. Stern ve Gerlach, deneyleri için elektrikli fırında buharlaştırılan odunu kullandılar. Bölünmenin sayısal değerleri milimetrenin parçaları haline geldi. Yazarlar meslektaşlarından hiçbir yeni atomun kaydedilmediğini doğruladılar. Bilmemiz gereken, birinci gruptaki elementlerin izlerinin özgüllüğüdür.

Küçük 5.16. Stern ve Gerlach'ın dosvidu planı

Stern ve Gerlach'ın araştırmasının ana sonucu doğrudan deneysel kanıttır. nicemleme Atomların doğrudan manyetik momenti Klasik fiziğe göre, ilk ışın bölünmemeli, ancak manyetik momentin doğrudan manyetik alan üzerindeki izdüşümü ölçüsünde açıkça yayılmalı. Görünüşe göre cihazın arkasındaki ekranda, karışımın yayılma riskini önlemek için kesme atomlarından yoksun iki ayrı çizgi bulunuyor.

Küçük 5.17. Otto Stern, 1888-1969

Küçük 5.18. Walter Gerlach, 1889–1979

popo 2. Hız ve kütleye sahip dar bir atom demeti N kuvveti olan enine homojen olmayan bir manyetik alandan geçirilir (Şekil 5.19). Tarla alanının uzunluğu , Mıknatısı ekranın önüne yerleştirin. Manyetik alan açıldığında atom ışınının izinin ekranda görülebilmesi önemlidir.

Su atomunun spektrumunun yüksek ayırma ve büyük dağılıma sahip spektral cihazlar yardımıyla incelenmesi, suyun spektral çizgilerinin ince bir yapı gösterdiğini gösterdi. dovzhin hvil'e çok yakın değerlere sahip birçok çizgiden oluşur. Örneğin Balmer serisinin ana çizgisi H dovzhin xvil nm aralığına sahip bir beşlidir (beş bitişik çizgiden oluşur).

Su benzeri bir atomun spektral çizgilerinin ince yapısı, atom çekirdeğinin yükü ile elektronun spin manyetik momenti arasındaki ek etkileşimle açıklanır. Bu tür etkileşime spin-orbital denir.

Elektronun son açısal momentumu, yörünge ve spin açısal momentlerinin toplamıdır. Bu anların toplamı kuantum mekaniği yasalarına tabidir, böylece kuantum sayısı itme anına eşit olur. J iki tane alabilirsin (
,
, yakscho
) veya bir (
, yakscho
) Anlam .

Spin-yörünge etkileşimlerinin düzenlenmesine göre atom farklı değerlerde farklılaşır J farklı enerjilerle doldurulabilir, dolayısıyla eşit enerjiler
adı verilen iki alt ağaca bölünmüştür. çiftler. Bölünmemiş kuzgunlar
і
arandı atlet.

Bölünmenin boyutu, enerjiye (5.2) bir düzeltme sağlayan göreli Dirac denklemleri tarafından belirlenir:

, (5.4)

de
- Tutarlı ince yapı. Enerji e nj spin-yörünge etkileşimleri yaklaşık olarak olur
elektron enerjisinin bir kısmı e N. Bu küçüklük düzeyi, spektral çizgilerin ince yapısının bileşenlerinin görünürdeki yüceliğini etkiler. Bu laboratuvar robotunda, ekipmanın ayrı doğası, su atomunun spektral çizgilerinin hafif bölünmesinin önlenmesine izin vermiyor.

3. Zengin elektronik atomlar

Elektron bakımından zengin bir atom, yüklü çekirdeklere dönüştürülür ze elektronik kabuğun o gereksiz çekirdeği Z elektronlar (bir cıva atomu için
). Bir atomun tüm elektron kabuğunun işlevini çok sayıda parçacık aracılığıyla daha doğru bir şekilde belirlemek imkansızdır. Z. Atomdaki elektronun bireysel durumu hakkındaki bilgileri korumak amacıyla geliştirme için atomun vikoryst modelini kullanın. İsmini elinden alan bu yaklaşım tek bölümlü yakınlık birkaç elektronun durumu dört ek kuantum sayısıyla tanımlanır N, ben, M, M S. Bu durumda Pauli ilkesine göre bir kuantum istasyonunda birden fazla elektron bulunamaz. Baş kuantum sayısının verilen değerlerinden bir atomun elektronları N kabuğu (topu) oluşturun. Kuantum sayılarının verilen değerlerinden elektronların toplamı Nі ben kabuğu çözer. Alt kabuklar harflerle belirtilir: S, P, D, F, … anlamlarıyla gösterilen
Mesanedeki maksimum elektron sayısı hala aynı
. sen S Sayı 2'ye benzer P Obolontsi - 6, içinde D Obolontsi - 10, içinde F obolonlar - 14, vb.

Elektronik konfigürasyon farklı özelliklere sahip tek parçacık istasyonlarından sonra bir atomdaki elektronların dağılımını adlandırın Nі ben. Örneğin bir cıva atomu için elektron konfigürasyonu şuna benzer: burada alt kabuk sembollerinin üzerindeki sayılar bu birimdeki elektronların sayısını gösterir. Bir konfigürasyondaki elektronik kabukların ve kabukların çıkarılması, tek parçalı elektronik kabukların doldurulma sırasına göre belirlenir. Durumların yenilenmesi daha düşük enerji seviyelerinden başlar. Cıva atomunun ilk iki kabuğu tamamen doludur ancak son kısmı tamamen dolmamıştır. Cıva atomunun ana durumunda iki değerlik elektronu 6 ile paylaşılır. S pedler.

Elektron bakımından zengin bir atom için herhangi bir zamanda darbe sıfıra ulaşacaktır. Bu nedenle, böyle bir atomun son momentum momenti, dış değerlik elektronlarının yörünge ve dönüş momentleri tarafından belirlenir. Değerlik elektronları çekirdeğin ve kapalı kabukların elektronlarının merkezi simetrik alanında bulunur, dolayısıyla toplam açısal momentumları kaydedilen değerdir. Hafif ve orta atomlar için, yörünge ve dönme momentlerinden dolayı elektronların etkileşimi, bunların gözenekli bir şekilde bir araya gelmesine neden olur. Tüm elektronların yörüngesel momentleri atomun son yörüngesel momentine eklenir
ve elektronların dönme momentleri atomun dönme momentine eklenir
. Elektronlar arasında kimin görünümü oluyor gibi görünüyor? L-S zv'yazok veya zv'yazok Ressel - Saunders.

Kuantum sayıları Lі S Atomun yörünge ve dönüş momentleri, dürtü momentlerinin katlanmasına ilişkin gizli kuantum mekaniksel kurallar tarafından belirlenir. Örneğin iki değerlik elektronu kuantum sayıları ürettiği için ben 1 ben ben 2, o zaman L Aşağıdaki tamsayı değerlerini oluşturabilirsiniz:
. Elektronun spin sayısı olan spin ve spin için de benzer bir kural vardır.
, olası değerler kaldırılabilir S iki değerlik elektronu için:
.

Kuantum sayılarının yeni değerlerine karşılık gelen enerji seviyesi Lі S, isminde spektral terim. Spektroskopide, bir terimin sembolüyle belirtilmesi gelenekseldir.
anlamı nerede
Harfleri koy S, P, D, F, ... açıkça. Sayı
isminde çokluk Terma.

Spin-yörünge etkileşiminin düzenlenmesiyle enerji seviyesi veya terimi, atomun sabit açısal momentumunun farklı değerlerini temsil eden bir dizi alt elemente bölünür. Bu bölünmüş terma denir ince ya da başka çoklu. Verilen sayılar Lі S atom momentumunun son anı
kuantum sayısıyla gösterilir J, anlamı ile ne yapabilirsiniz: . Verilen değerlere karşılık gelen ince yapılı veya eşit enerjili bileşenler L, Sі J sembolüyle gösterilir
.

Cıva atomunun iki değerlik elektronunun spin sayısı nedir?
, o zaman mümkün olan tek değer
. Bu türde terimin çokluğu çok eskidir
, Daha sonra. Hepsi eşit teklidir. Spektral değerleri: ,,
,vesaire.

R DIR-DİR. 5.3

Yakşço
, A
ise üç olası senaryo vardır:
. Çokluk hangi türlerde eskidir?
, Daha sonra. hepsi eşit üçüzler. Ben karar veririm yakscho
, o zaman aynı değer
Ve benim dönüşeceğim ravent henüz bir yaşında. Böyle eşit enerjilerin bir civa atomunda ne ölçüde bulunabileceği açıktır: ,,,,
,
,
,
,,
vesaire.

Aktarılan tüm eşit enerjiler, cıva atomunun değerlik elektronlarına sahip olabilen, izin verilen farklı kuantum durumları kümeleriyle gösterilir.

Ultraviyole, görünür ve kızılötesi bölgelerdeki titreşim ve cıva bozunma spektrumlarının analizi, olası eşit enerjiler ve bunlar arasındaki geçişler için yeni bir şema formüle etmemizi sağlar (Şekil 5.3). Diyagram, nanometre cinsinden cıva spektral çizgilerinin değerlerini ve kuantum sayısını gösterir. N cilt için .

Diyagram benzer enerji seviyelerinde ana kuantum sayısının değerini göstermektedir. İncirde. Şekil 5.3 aynı zamanda seviyeler arasındaki geçişleri ve bu geçişlerin göstergesi olan cıvanın daha da spektral çizgilerini göstermektedir. Olası geçişler seçim kurallarına göre belirlenir:
;
і
ve olmaktan geçiş
kampta
sakar. Z vimogi
Bundan, yeni çokluk düzeyleri arasındaki geçişlere izin verildiği sonucu çıkmaktadır (tekli - tekli ve üçlü-üçlü geçişler). Ancak Şekil 2'den de görülebileceği gibi. 5.3, geçiş seçimi kurallarına dikkat edin (beş tekli-üç yıllık geçişler). Geçişlerin seçimine yönelik koruyucu kuralların uygulanması, atom numarası yüksek olan atomlar için önemlidir. Cıva atomlarının ilişki ve geçiş şemalarını araştırırken şu duruma dikkat etmek gerekir: Yüksek atom numaraları için spin-orbital etkileşimi yoluyla çoklu bölünme büyük önem taşır. Yani üç yıllık cıva raventi
Bölünme (maksimum ve minimum enerjiler arasındaki fark), ana cıva atomunun enerjisinin yaklaşık onda biri olan bir elektron volt düzeyindedir. Bu anlamda enerjinin bölünmüş seviyesi “süptil” tarafından takdir edilemez.

- (Çoklu bölünme), eşit enerjilerin ve spektrumun bölünmesi. Spin-yörünge etkileşimi ile oluşan atom, molekül ve kristal çizgileri. Enerji akışının bölündüğü alt elemanların sayısı, olası yönelimlerin sayısına bağlıdır. Fiziksel ansiklopedi

İyi yapı- Atom fiziğinde ince yapı (çoklu bölünme), farklı atomik yörüngelerin enerji seviyelerindeki farkla gösterilen, atomların spektral çizgilerinin bölünmesini tanımlar. Ancak derinin detaylı incelenmesiyle... ... Vikipedi

İyi yapı- spin-orbital etkileşimin (böl. Spin-orbital etkileşimi) neden olduğu çoklu bölünme, eşit enerjilerin ve atomların, moleküllerin ve kristallerin spektral çizgilerinin bölünmesi. Ayrılan alt ağaçların sayısı.

Yapı (anlam)- Yapı (Latince structūra “uyanma”dan gelir): Madde 1 Ana anlam 2 Diğer anlamlar (Wikipedia'daki sıraya göre)

Süper ince yapı- sıraların çok ince bölünmesi, bir atomun sıra enerjisinin yakından ayrılmış parçacıklara bölünmesi, çekirdeğin manyetik momentinin atomik elektronların manyetik alanı ile etkileşimi. Enerji (E ne... ... Büyük Radyanska Ansiklopedisi

Borivsky atom modeli- Borov'un negatif yüklü elektronların daha küçük, pozitif yüklü bir atom çekirdeği içeren bir atom kabuğuna yerleştirildiği hidrojen benzeri atom (Z nükleer yükü) modeli... Vikipedi

Somerfeld-Dirac formülü- Klasik mekanik çerçevesinde bir atom çekirdeği etrafındaki bir elektronun akışı, bir elipsten daha düz olan (düzenli koordinatlarda) adyabatik bir değişmezle karakterize edilen doğrusal bir osilatör olarak görülebilir: de ... Vikipedi

Somerfeld-Dirac formülü- Klasik mekanik çerçevesinde bir atom çekirdeği etrafındaki bir elektronun akışı, bir elipsten daha düz olan (düzenli koordinatlarda) bir "adyabatik değişmez" ile karakterize edilen bir "doğrusal osilatör" olarak görülebilir: de . .. ... Vikipedi

Somerfeld, Arnold- Arnold Sommerfeld Arnold Sommerfeld Sommerfeld ... Vikipedi'de

SPEKTROSKOPİ- Elektromanyetik titreşim spektrumlarının geliştirilmesine ayrılmış fizik bölümü. Burada genellikle basitçe spektroskopi olarak adlandırılan optik spektroskopiye bakacağız. Işık, 103 ila 108 m'lik uzun bir aralıkta elektromanyetik girişime maruz kalır. Collier Ansiklopedisi

Moleküler spektrumlar- gevşek veya zayıf bağlı moleküller arasında yer alan titreşim, cilalama ve kombinasyonel ışık dağılımı (CRL) spektrumları. Typovi M. s. UV'de az çok koyu koyu tenin bütünlüğüne bakıldığında, görünür ve... koyu kokular, kokular önlenir... Fiziksel ansiklopedi

Katlanan atomların spektrumlarının analizi, pratikte atomun yüksek enerji seviyesinden düşük enerji seviyesine elektronik geçişlerin pratikte gerçekleştiğini göstermiştir.

Bu, zihinleri tatmin etmek için suçu aktarmanın caiz olduğu gerçeğiyle açıklanmaktadır ( seçim kuralları).

Örneğin, D = ±1, Dm = 0, ±1, de D - Yörünge kuantum sayısının değerinin değişmesi; Dm, elektronun iki durumuna ve bire karşılık gelen manyetik kuantum sayısının değerindeki farktır.

Ek olarak ortaya çıktı tonka bu çok ince yapı spektral çizgiler. Örneğin D çizgisi - sodyum çizgisi iki çizgiye ayrılır (l 1 = 5,890×10 - 7 m ve l 2 = 5,896×10 - 7 m). Bu olay, enerji seviyesi bölündüğünde ortaya çıkabilir, aralarındaki elektron geçişleri bu spektral çizgilerin tahrip olmasına yol açar.

Spektral çizgilerin ince yapısı, elektron spininin enerjilerine infüzyonundan ve diğer faktörlerin infüzyonundan etkilenir. . Dirac Bunun anlaşılmasıyla birlikte relativistik teoriyi reddeden çözüm, elektronların spin-orbital etkileşimini açıklamayı mümkün kıldı.

Radyospektroskopi yöntemleri kullanılarak spektral çizgilerin ince yapısının ve su ve helyum atomlarının ara bölünmesinin araştırılması teoriyi doğruladı. Bölünmeye ek olarak, enerji seviyelerindeki kayıplara da dikkat edilmelidir - kuantum etkisi, rahatsız edildiğinde hasara neden olur. İnceliğin sırası dikkat çok ince yapı enerji seviyesi, elektronun manyetik momentlerinin çekirdeğin manyetik momenti ile etkileşiminden kaynaklanır. İzotopik yer değiştirme Bu, bir elementin izotop çekirdeklerinin kütlesindeki farklılıktan kaynaklanır. Atomlar çok sayıda elektron içerdiğinden, bunların manyetik etkileşimleri, elektronların manyetik momentlerinin ortaya çıkan manyetik momente eklenmesine neden olur. Karşılıklı etkileşimin çeşitli türleri vardır.

İlk tür karşılıklıcılıkta - normal manyetik bağ (L-, S-zv'yazku)- ortaya çıkan anda doğrudan yörünge momentleri toplanır ve doğrudan - atomun momentumunun son anında dönme momentleri ve bunların ortaya çıkan momentleri toplanır. Farklı bir etkileşim türü (Spin-orbital bağ) Deri elektronunun itkisinin yörünge ve dönüş momentleri ilk anda birbirine eklenir ve komşu elektronların sonraki momentleri atomun itici gücünün son anında toplanır.

Diğer bağ türlerini keşfedin.

Böylece atomun vektör modelinde L - S - bağlantısının bir bağlantısı vardır.

,

de , s i - alt yörüngesel olanlar

yakındaki elektronların dönme momentleri; L – toplam yörüngesel açısal momentum; S – toplam dönüş momentumu; J, atomdaki tüm elektronların momentumunun son anıdır.

Peki kuantum mekaniği ile

(10)

burada L, S, J vektörlere benzer şekilde toplam momentin kuantum sayılarıdır.

Örneğin, L ve S'ye J darbesine daha yüksek bir moment verildiğinde aşağıdaki değerler üretilebilir: L + S, L + S - 1, L + S - 2, ... , L - S + 1 , L - S.

Manyetik alanın bir projeksiyonu vardır

. (11)

Manyetik kuantum sayısı m J aşağıdaki değerleri alabilir:

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

Usyogo 2J + 1 değeri.

Ayrıca kuantum sayısı J olan manyetik alanın sıralaması da 2J + 1 sıralamasına bölünmüştür.

Bu, Dm J = 0, ±1 seçim kuralını uygular.

Klasik fizikte parçacığın koçanı 0'a olan momentum momentinin vektörü, vektörlerin vektör eklenmesiyle verilir;

Kuantum mekaniğinde hiçbir anlam yoktur, ancak kırgınlık vektörleri (Heisenberg'in önemsizliklerinin karşılaştırılması) konusunda çok az anlayışa sahip olanlar için de bir anlam yoktur.

Kuantum mekaniğinde vektör yaratımı tutarlıdır Vektör operatörü

Kuantum mekaniğinden, dürtü anının hangi vektörde farklı bir değere sahip olduğunu anlamayacağım, böylece hem büyüklüğün arkasında hem de doğrudan değerlerin toplamı olacağı sonucu çıkıyor. İmpuls anının operatörünün vektörü doğrudan koordinat eksenlerinde yer alır.

Kuantum mekaniğinde bir parçacığın açısal momentumunu karakterize eden fiziksel nicelikler şunlardır:

1. Parçanın oberval (sevimli) anının operatörünün projeksiyonu

, (12)

burada m z = 0, ±1, ±2, ... manyetik kuantum sayısıdır.

2. Önce parçanın tam obertal momentinin kuadrat'ı(Vektörün karesi değil, o anın karşısındaki operatörün karesinin kuvveti).

. (13)

Bu nedenle, şarkının aynı anda ön taraftaki anın önemli karesi üzerinde ve onun doğrudan çizgiye (örneğin Z'nin tamamına) projeksiyonlarından birinin üzerinde belirdiği açıktır.

Ön anın karesinin şarkı değerine sahip olduğu Ushogo staіv, 2 +1

de = 0, 1, ..., n - 1 - yörünge kuantum sayısı, yani açısal momentumun karesi.

Anlamı olan süreçler L bölümünün torkunun operatörünün projeksiyonu z ve dönme momentinin karesi L 2 denir hadi kuantizasyona yer açalım.

Küçük 1

Grafiksel olarak, uzay nicelemesi, olası projeksiyon değerlerinin belirtildiği bir vektör diyagramında (Şekil 1) sunulur. L z, L2 darbesinin dönme momentinin karesinin olası değeridir. Z ekseni boyunca dovzhin operatör vektörünün bir izdüşümü olarak m z'nin olası değerleri dahil edilmiştir | |=.

=1, = olduğunda, h / 2p'yi dönme momentinin bir birimi olarak alın. Örneğin sodyum atomunun çekirdeğinin bilinen dönüşü, bu elementin enerji seviyelerinin ve spektral çizgilerinin ince-altı bölünmesini ayrıntılı olarak incelememize olanak tanır. Çekirdeğin dönme momenti kuantize edilmiştir. Sodyum atomunun çekirdeğinin dönüşünün maksimum değerinin olduğu tespit edilmiştir.

Çekirdeğin dönüş momenti bir olarak alınırsa, ileri yöne izdüşümü (harici manyetik alanla gösterilir) ayrı değerler üretebilir: 0, ±1, ±2, ... veya Spektral çizgilerin ince yapısı, elektronların spin-orbital etkileşimi ve elektron kütlesinin sıvı içinde birikmesiyle açıklanır.

Hafif atomlar için enerji seviyelerinin ince bölünmesinin boyutu ~10 - 5 eV'dir.

Önemli atomlar için bu değer bir elektron voltun çok küçük bir kısmına ulaşabilir.

Enerjik raventin bölündüğü eskilerin bütünlüğüne denir çoklu: ikililer, üçlüler vb.

Benzer eşitlere bölünmeyen basit eşitlere denir. atlet. Spektral çizgilerin ince yapısı, a»1/137 sabit ince yapı ile karakterize edilir. Spektral çizgilerin çok ince yapısı, elektron kabuğu ile atom çekirdeği arasındaki etkileşimle açıklanmaktadır. Sodyum çizgileri D1 ve D2 için spektral çizgilerin ince yapısının bir tezahürü vardır. İncirde. Şekil 2, görüntülerin ve olası geçişlerin (ölçeği ayarlamadan) seçilmesine ilişkin kurallarla tutarlıdır.

Aşağıda spektral çizgilerin çok ince bölünmesinin bir resmi bulunmaktadır. Bileşenlerin ana yoğunlukları, karşılık gelen kuantum geçişleri altındaki görüntüler olan iki dikey dilimle verilmektedir. Çok ince su atomu için yapı, ana enerji seviyesininkine benzer (n = 1, = 0); yapı her gün gayet iyi. Bunun nedeni elektronun toplam momentumu ile çekirdeğin (proton) dönüş momentumu arasındaki etkileşimdir. Bir elektron iki alt yapı arasından geçtiğinde, su atomunun ana enerji seviyesinin çok ince bölünmesinin, orta katman için kaçınılması gereken l = 21 cm'lik uzun bir aralığın öne çıkmasından kaynaklandığı görülmektedir. su. Spektral çizgilerin gelişmiş ince yapısı vidigrav olarak önemli bir role sahiptir. basit ve katlanabilir (anormal) Zeeman etkisi, Yalnızca paramanyetik atomlara sahip olanların dikkatli olması gerektiğinden, parçaların manyetik momenti sıfıra eşittir ve manyetik alanla etkileşime girebilir. Basit Zeeman etkisi, bir jeneratör manyetik alana dahil edildiğinde meydana gelir ve bu, enerji seviyelerinin ve spektral çizgilerin bir dizi bileşene bölünmesine neden olur. Zeeman etkisinin kuantum teorisi, manyetik alana giren bir atomdaki titreşen elektronun enerji seviyesinin bölünmesinin analizine dayanmaktadır. Elektron yalnızca yörünge manyetik momentini ve manyetik alanı aktardığında, atom ek enerji kazanır DW = - m 0 p mz H, burada H manyetik alan kuvvetidir; p mz - Manyetik momentin manyetik alan yönü Z üzerine izdüşümü; m 0 – manyetik sabit.

Zayıf bir manyetik alanda katlanma Zeeman etkisi önlenir.

Bu etki, elektron spini ortaya çıktıktan sonra açıklanmış ve atomun vektör modelinin açıklamasında gösterilmiştir. Manyetik alandaki enerji seviyelerinin bölünmesi, alternatif manyetik alanın seçici (seçici) enerjisinde yatan ve bunun sonucunda ortaya çıkan aynı Zeeman çoklusunun elemanları arasındaki rahatsız edici geçişlerle ilişkili olan manyetik rezonans ile kendini gösterir. sabit bir manyetik alanın etkisi. elektronun manyetik momenti denir elektronik manyetik rezonans(ferromanyetik rezonans ve nükleer manyetik rezonans). Nükleer manyetik rezonans, nükleer parçacıklarda (protonlar ve nötronlar) manyetik momentlerin ortaya çıkışı.

Ayrıca dikkatli olun elektron paramanyetik rezonansı E.K.'ye karşı inatla nöbet tutan . Zawoisky 1944'te doğdu

BELİN ARKASINDAKİ SPEKTRAL ÇİZGİLER

ÇOK İNCE YAPIYA SAHİP VIVCHENNYA

7.1. Meta ve zmіst robotlar: ek bir Fabry-Perot interferometresi ve çekirdeğin önemli bir dönüşü kullanılarak spektral çizgilerin çok ince yapısının aktarımı.

7.2. Teçhizat: Spektrograf ISP-28, Fabry-Perot interferometre IT-51, cıva buharlı ve belli VSB-2 lambalar, yaşam bloğu PPBL-3.

Yüksek bölen çizgi kuvvetine sahip spektral cihazlar kullanılarak gözlemlendiğinde, çoğu öğe katlanmış bir yapıyı ortaya çıkarır, bu da çizgilerin daha düşük çoklu (ince) yapısı anlamına gelir. Bu problem, çekirdeğin manyetik momentlerinin elektron kabuğu ile etkileşiminden kaynaklanmaktadır. vadilerin çok ince yapısı ve vadilerin izotopik yıkımı .

Çekirdeklerin manyetik momentleri, içlerindeki mekanik momentum momentlerinin (spinler) varlığıyla ilgilidir. Nükleer spin, mekanik momentlerin kuantizasyonunun gizli kurallarına göre kuantize edilir. Çekirdeğin kütle numarası eşit olduğundan spin I'in kuantum sayısı eşittir ve A eşlenmemiş olduğunda I sayısı eşittir. Hem protonları hem de nötronları içeren, eşleştirilmiş çekirdekler olarak adlandırılan büyük bir grup, sıfır dönüşe ve sıfır manyetik momente sahiptir. Eşleştirilmiş-eşleştirilmiş izotopların spektral çizgileri çok ince bir yapı göstermez. Diğer izotoplar sıfırın altında mekanik ve manyetik momentlere sahiptir.

Elektronların atomlarda yarattığı manyetik momentlere ve çekirdeğin manyetik momentine benzetilerek, hayal edilebilir.

protonun kütlesi, - sözde - nükleer kabukların yapısını oluşturan çekirdeğin faktörü (eski birimlerin büyüklük sırasına göre). Nükleer anların dünyasından biri nükleer magnetondur:

Nükleer magneton = Bohr magnetonundan 1836 kat daha az. Bir atomdaki elektronların manyetik momentlerine karşı çekirdeklerin manyetik momentlerinin küçük değeri, çoklu bölünmenin büyüklüğü mertebesinde olan spektral çizgilerin süper ince yapısının inceliğini açıklar.

Çekirdeğin manyetik momenti ile atomun elektronları arasındaki etkileşimin enerjisi çok eskidir.

de - Çekirdeğin bulunduğu noktada elektronların oluşturduğu manyetik alanın gücü.

Rozrahunki formülü getiriyor

Burada A bu seviye için sabit bir değerdir, F ise çekirdeğin ve elektron kabuğunun toplam momentumunun kuantum sayısıdır.

nasıl anlam kazanıyor

F = J + I, J + I-1, ..., | J-I |. (7.6)

Bölünme derecesi, Z çekirdeğinin yükündeki artışla ve ayrıca atomun iyonlaşma aşamasındaki artışla birlikte, atom fazlalığının yüküyle yaklaşık olarak orantılı olarak artar. Hafif elementler çok küçük bir yapıya (yüzlerce parça) sahip olduğundan Hg, T1, Pb, Bi gibi önemli elementler için sadece birkaç nötr atom ve birkaç iyon değerine ulaşır.

Şekil 2'deki Yak poposu. Şekil 7.1, rezonans sodyum ikilisinin (geçiş) sıralarının ve çizgilerinin çok ince bölünmesinin bir diyagramını göstermektedir. Sodyum (Z=11), kütle numarası A=23 olan tek kararlı izotoptur. Çekirdek eşleşmemiş çekirdekler grubuna getirilir ve spini I=3/2'dir. Çekirdeğin manyetik momenti hala 2,217'dir. İkilinin her iki bileşeninin alt kısmı F=1 ve 2 olmak üzere iki alt ince parçaya bölünür. İkilinin kısmı iki parçaya (F=0, 1, 2, 3) bölünür. Bölünme miktarı 0,095'e eşittir. Üst sıraların bölünmesi çok daha azdır: buradaki sıra için 0,006'dır, bölünmenin dışında seviye 0,0035 olur.

Spektral çizgilerin çok ince yapısının incelenmesi, çekirdeğin mekanik ve manyetik momentleri gibi önemli niceliklerin belirlenmesini mümkün kılar.

Çekirdek dönüşünün poposu Nükleer momenti hesaplamak için doğrudan bileşen sayısının arkasında ve z = 535.046 nm çizgisinin yapısı. Nehirlerin bölünmesinin tam resmi Şekil 7.2'de sunulmaktadır. Belin iki izotopu vardır: i, doğal toplamda bunun yerine yüzde -%29,50 ve -%70,50 olur. Her iki izotopun çizgileri nm'ye benzer olan izotop kaymasını gösterir. Her iki izotop için de nükleer spin I = 1/2'dir. Bölme şemasını takiben, seviyeden seviyeye hareket ederken ortaya çıkan nm'den gelen bel çizgisinin, 2: 5: 1 yoğunluk oranına sahip üç süper ince bölme bileşeninden ve ayrıca seviyeden oluştuğu açıktır. Depo Ağaçların arasında bir stand bulunan iki alt ağaç vardır ve bir de iki alt ağaca ayrılır. Elementler arasında durmak yeterli değildir, bu nedenle spektroskopik önlemler, nm () mesafesinde büyüyen okremo'nun deri izotopunun süper ince bölünmesinin yalnızca iki bileşenini ortaya çıkarır. Bileşenlerin sayısından çekirdeğin dönüşünün I = 1/2 olduğu açıktır, çünkü J = 1/2 için bileşen sayısı 2I+1 =2'dir. Dört kutuplu moment Q = 0. Terimin bölünmesinin çok küçük olduğuna ve spektroskopik bir şekilde izin verilmediğine dikkat edilmelidir. Anormal derecede güçlü bölünme terimi, konfigürasyon tarafındaki fırtınayı tanımasıyla açıklanmaktadır. Bu hattaki bileşenlerin sayısı neredeyse aynıdır. A ve B bileşenleri daha geniş bir izotopa, B bileşenleri ise daha nadir bir izotopa aittir. İki bileşen grubu açıkça tek tek yok edilir; daha ağır izotop spektrumun mor tarafındadır. A: veya B bileşenlerinin yoğunluklarının değiştirilmesi, doğal karışımdaki izotopların belirlenmesine olanak sağlar.

7.4. Kurulum açıklaması.

Spektral çizgilerin STS'si yalnızca Fabry-Perot interferometre (FPI) gibi yüksek dağıtımlı cihazlarla gözlemlenebilir. IFP dar spektral aralığa sahip bir uygulamadır (örneğin, geniş bir spektral aralık λ = 500 nm, aynalar arası mesafe t = 5 mm olan IFP'de Δλ = 0,025 nm ayarlamak mümkündür, bu aralık dahilinde Δλ yukarı olabilir) ince ve süper ince yapıyı korumak için). Kural olarak, IFP'ler ileri monokromatizasyon için spektral bir cihazla birleştirilir. Bu monokromatizasyon, ışık akışı interferometreye girmeden önce veya interferometreden geçtikten sonra gerçekleşebilir.

STS spektral çizgilerini izlemeye yönelik optik şema, Şekil 1'de gösterilmektedir. 7.3.

Işık kaynağı 1 (metal buharlı yüksek frekanslı elektrotsuz VSB lambası), IFP (3) üzerindeki lens 2 (F = 75 mm) tarafından yansıtılır. Girişim deseni süreksizlikte lokalizedir, halka, spektrografın (5) (6,7,8 kolimatör, Koren prizması, oda mercek spektrum grafiği) giriş düzleminde akromatik bir yoğunlaştırıcı (4) (F=150mm) tarafından yansıtılır. Eşmerkezli halkaların orta kısmı spektrografın yarığından (5) görülebilmektedir ve resmin görüntüsü odak alanına (9) aktarılmakta ve bir fotoğraf plakası üzerine kaydedilmektedir. Farklı doğrusal spektrumlar için resim, girişim maksimumları ve minimumları ile yüksekliğe serpiştirilmiş spektral çizgiler olacaktır. Bu resim büyütecin kaset kısmının yan tarafında görsel olarak görülebilmektedir. IT'nin doğru ayarlanmasıyla resim simetrik bir görünüme sahip olur (Şekil 7.4.).