СВЕРХТОНКОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ

СВЕРХТОНКОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ
СВЕРХТОНКОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ

- взаимодействие магн. и квадрупольногомоментов ядер с магн. и электрическим полями окружающих электронов. С. <в. приводит к сверхтонкой структуре энергетич. уровней в атомах, <молекулах и твёрдых телах с характерным энергетич. масштабом, на 3 порядкаменьшим масштаба тонкой структуры, связанной со спин-орбитальнымвзаимодействием. Число подуровней сверхтонкой структуры равно 2I+ 1, если спин ядра I меньше момента электронной оболочки J, и 2J+ 1 в противном случае, Гамильтониан С. в.8024-98.jpgимеет вид:
8024-99.jpg

где 8024-100.jpg- гамильтонианы магн. и квадрупольного взаимодействий; Н и 8024-101.jpg- напряжённость магн. поля и электростатич. потенциал, создаваемые электронамив месте нахождения ядра;8024-102.jpgи 8024-103.jpg -8024-104.jpg- магн. и квадрупольный моменты ядра, е - заряд электрона. Здесьугл. скобки 8024-105.jpgозначают усреднение по волновым ф-циям ядра,8024-106.jpg- компоненты вектора r; индексы 8024-107.jpg,ось z направлена вдоль спина ядра. Величины 8024-108.jpgи 8024-109.jpg можновыразить через ядерный спин:
8024-110.jpg

где 8024-111.jpg- магнетон Бора, m е, т p - массы электронаи протона, gI - гиромагнитное отношение, Q- ср. по волновымф-циям ядра значение компоненты Qzz в состоянии с макс. <проекцией спина на ось z,8024-112.jpg- Кронекера символ. Магн. поле Н, создаваемое электронами в местенахождения ядра, является суммой поля, обусловленного орбитальным движениемэлектронов 8024-113.jpgи поля Hs, связанного с распределением спиновойплотности. Поле Hs может быть представлено в видесуммы поля, соответствующего магнитодипольному взаимодействию 8024-114.jpg8024-115.jpg, и поля, соответствующего контактному взаимодействию 8024-116.jpg8024-117.jpg,где 8024-118.jpg- волновая ф-ция электрона в месте нахождения ядра, s - спин электрона. <Для электронов с нулевым орбитальным моментом (s-электронов) Hs1 и Н l обращаются в нуль и остаётся только контактное взаимодействие. <Напротив, для электронов с орбитальным моментом l > 0 обращается в нульконтактное взаимодействие и остаются Hsl и Hl.

Расщепление уровней в атомах и молекулах, к к-рому приводит С. в., попорядку величины равно 8024-119.jpgдля магн. части взаимодействия 8024-120.jpgи 8024-121.jpg дляквадрупольных взаимодействий,8024-122.jpg,где 8024-123.jpg - тонкойструктуры постоянная,z - заряд ядра,8024-124.jpg- единица Ридберга для энергии, а 0 - Бора радиус. Характеррасщепления 8024-125.jpgопределяется величиной <IJ>, усреднённой по собств. состоянию системы 8024-126.jpgс полным моментом F = I+ J; М - проекция полного момента:
8024-127.jpg

где С= 28024-128.jpg= F(F + I) - J(J+1) - I(I+ 1). Для водородоподобных ионовв состоянии с квантовыми числами nlj имеем:
8024-129.jpg

Для неводородоподобных атомов, молекул и твёрдых тел расчёт магн. поляи градиента электрич. поля электронных оболочек в месте нахождения ядравесьма сложен. Он, как правило, связан с выходом за рамки обычного Хартри- Фока метода и требует громоздких расчётов. В частности, даже длящелочных элементов учёт спиновой поляризации остова может изменить значениепостоянной A в 1,5 раза. В ряде случаев, напр. для атомов и ионов с валентнымиd-электронами, из-за спиновой поляризации меняется знак магн. поля. Длямногозарядных ионов и тяжёлых ядер существенную роль начинают играть релятивистскиеэффекты и эффекты, связанные с коночным размером ядра.

Экспериментально С. в. исследуется методами лазерной спектроскопии, <радиоспектроскопии, электронного парамагнитного резонанса, ядерного магнитногорезонанса, ядерного квадрупольного резонанса, используются также методы гамма-спектроскопии, основанные на Мёссбауэра эффекте. Изучениесверхтонкого расщепления позволяет определить спины, магн. и квадрупольныемоменты ядер, в т. ч. и в случаях, когда время жизни этих ядер мало. Всвою очередь, благодаря С. в. ядра играют роль естеств. зонда, позволяющегоисследовать электронную структуру твёрдых тел.

С. в. весьма существенно в спектроскопии мезоатомов, т. к. абс. <величина сверхтонкого расщепления увеличивается в 8024-130.jpgраз, где 8024-131.jpg- масса мезона, а относительная - в 8024-132.jpgраз.

Переход между подуровнями сверхтонкой структуры основного состоянияводорода даёт радиолинию водорода 21 см, к-рая играет чрезвычайноважную роль в совр. радиоастрономии.

Лит.: Ландау Л. Д., Л и ф ш и ц Е. М., Квантовая механика, 4изд., М., 1989; Собельман И. И., Введение в теорию атомных спектров, [2изд.], М., 1977; Сверхтонкие взаимодействия в твердых телах, пер. с англ.,М., 1970; L i n d g r е n I., М о r r i s о n J., Atomic many body theory,2 ed., B.- [a. o.l, 1986. И. Л. Бейгман.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. . 1988.


.

Игры ⚽ Поможем написать реферат

Полезное


Смотреть что такое "СВЕРХТОНКОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ" в других словарях:

  • сверхтонкое взаимодействие — hipersmulkioji sąveika statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. hyperfine interaction vok. Hyperfinestrukturwechselwirkung, f; Hyperfinewechselwirkung, f rus. взаимодействие сверхтонкой структуры, n; сверхтонкое взаимодействие, n pranc.… …   Fizikos terminų žodynas

  • взаимодействие сверхтонкой структуры — hipersmulkioji sąveika statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. hyperfine interaction vok. Hyperfinestrukturwechselwirkung, f; Hyperfinewechselwirkung, f rus. взаимодействие сверхтонкой структуры, n; сверхтонкое взаимодействие, n pranc.… …   Fizikos terminų žodynas

  • Взаимодействие сверхтонкое — Сверхтонкая структура структура уровней энергии атомов, молекул и ионов и, соответственно, спектральных линий, обусловленная взаимодействием магнитного момента ядра с магнитным полем электронов. Энергия этого взаимодействия зависит от возможных… …   Википедия

  • СПИН-ОРБИТАЛЬНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ — взаимодействие между магн. моментами, связанными со спиновыми и орбитальными моментами кол ва движения электронов и ядер в квантовой системе атоме, молекуле, кристалле и т. п. С. о. в. обусловливает вклад в энергию системы, к рому отвечают три… …   Химическая энциклопедия

  • Сверхтонкое расщепление — Сверхтонкая структура структура уровней энергии атомов, молекул и ионов и, соответственно, спектральных линий, обусловленная взаимодействием магнитного момента ядра с магнитным полем электронов. Энергия этого взаимодействия зависит от возможных… …   Википедия

  • СПИН-ФОНОННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ — взаимодействие между магн. моментами парамагн. ч ц в в ве или ядер (системы спинов) и упругими колебаниями окружающей их среды (фононами). Различают электронное С. ф. в. и ядерное С. ф. в. Электронное С. ф. в. в парамагн. кристаллах обусловлено… …   Физическая энциклопедия

  • СПИН-СПИНОВОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ — взаимод. спиновых магн, моментов электронов и (или) ядер. С. с. в. электронов обусловливает вклад в энергию квантовой системы (атом, молекула, кристалл), к рому отвечает составляющая гамильтониана, имеющая след. вид: (суммирование производится по …   Химическая энциклопедия

  • МЕЖАТОМНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ — взаимодействие между атомами как свободными, так и входящими в состав одной или разных молекул, кристаллов и т. д. М. в. может быть к о в а л е н т н ы м, и о н н ы м, м е т а л л и ч е с к и м, типа в о д о р о д н о й с в я з и и в а н д е р в… …   Физическая энциклопедия

  • МЁССБАУЭРОВСКАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ — метод изучения вз ствия ядра с электрич. и магн. полями, создаваемыми его окружением, основанный на использовании Мессбауэра эффекта. Эти вз ствия вызывают сдвиги и расщепления уровней энергии ядра, что проявляется в сдвигах и расщеплениях… …   Физическая энциклопедия

  • ЭЛЕКТРОННЫЙ ПАРАМАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС — (ЭПР) резонансное поглощение (излучение) эл. магн. волн радиочастотного диапазона (109 1012 Гц) парамагнетиками, парамагнетизм к рых обусловлен электронами. ЭПР частный случай парамагн. резонанса и более общего явления магнитного резонанса. Лежит …   Физическая энциклопедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»