ОТБОРА ПРАВИЛА


ОТБОРА ПРАВИЛА
ОТБОРА ПРАВИЛА

       
правила, определяющие возможные квантовые переходы для атомов, молекул, ат. ядер, взаимодействующих элем. ч-ц и др. О. п. устанавливают, какие переходы разрешены (вероятность перехода велика) и какие запрещены строго (вероятность перехода равна нулю) или приближённо (вероятность перехода мала); соотв. О. п. разделяют на строгие и приближённые. При хар-ке состояний системы с помощью квантовых чисел О. п. определяют возможные изменения этих чисел при переходе рассматриваемого типа.
О. п. связаны с симметрией квант. систем, т. е. с неизменностью (инвариантностью) их св-в при определ. преобразованиях, в частности координат и времени, и с соответствующими сохранения законами. Переходы с нарушением строгих законов сохранения энергии, импульса (для реальных переходов), момента импульса, электрич. заряда и т. д. замкнутой системы абсолютно исключаются.
Для излучат. квант. переходов между стационарными состояниями атомов и молекул очень важны строгие О. п. для квант. чисел J и mJ, определяющих возможные значения полного момента импульса М и его проекции Мz (M2=ћ2J/(J+1), Mz=ћmJ). Эти правила связаны с равноправием в пр-ве всех направлений (для любой точки — сферич. симметрия) и всех направлений, перпендикулярных выделенной оси z (аксиальная симметрия), и соответствуют сохранению момента импульса и его проекции на ось z. Из законов сохранения полного момента импульса и его проекции для системы, состоящей из микрочастиц и из испускаемых, поглощаемых и рассеиваемых фотонов, следует, что при квант. переходе J и mJ могут изменяться в случае электрич. и магн. дипольных излучений (см. ИЗЛУЧЕНИЕ) лишь на 0, ±1, а в случае электрич. квадрупольного излучения (а также в случае комбинационного рассеяния света) на 0, ±1, ±2.
Другое важное О. п. связано с законом сохранения полной чётности для изолированной квант. системы (этот закон нарушается лишь слабым взаимодействием). Квант. состояния атомов, всегда имеющих центр симметрии, а также тех молекул и кристаллов, к-рые имеют такой центр, делятся на чётные и нечётные по отношению к пространств. инверсии (отражению в центре симметрии, т. е. к преобразованию координат х®-х, у®-y, z®-z); в этих случаях справедлив т. н. альтернативный запрет для излучательных квант. переходов: для электрического дипольного излучения запрещены переходы между состояниями одинаковой чётности (т, е. между чётными или между нечётными состояниями), а для дипольного магнитного и квадрупольного электрического излучений (и для комбинац. рассеяния) — переходы между состояниями разл. чётности (т. е. между чётными и нечётными состояниями). В силу этого запрета можно наблюдать, в частности в ат. спектрах астр. объектов, линии, соответствующие магн. дипольным и электрич. квадрупольным переходам, обладающим очень малой вероятностью по сравнению с дипольными электрич. переходами (т. н. запрещённые линии).
Наряду с точными О. п. по J и mJ существенны приближённые О. п. при дипольном излучении атомов для квант. чисел, определяющих величины орбитальных и спиновых моментов эл-нов и проекций этих моментов. Напр., для атома с одним внеш. эл-ном орбитальное (азимутальное) квант. число l, определяющее величину орбит, момента эл-на Ml (M2l=ћ2l(l+1)), может изменяться на ±1 (Dl=0 невозможно, т. к. состояния с одинаковыми l имеют одинаковую чётность: они чётные при чётном l и нечётные при нечётном I). Для сложных атомов квант, число L, определяющее полный орбит. момент всех эл-нов, подчинено приближённому О. п. DL = 0, ±1, а квант. число S, определяющее полный спиновый момент всех эл-нов (и мультиплетность c=2S+1),— приближённому О. п. DS=0, справедливому, если не учитывать спин-орбитальное взаимодействие. Учёт этого вз-ствия нарушает последнее О. п., и появляются т. н. интеркомбинац. переходы, вероятности к-рых тем больше, чем больше ат. номер элемента.
Для молекул имеются специфич. О. п. для электронных, колебат. и вращат. молекулярных спектров, определяемые симметрией равновесных конфигураций молекул, а для кристаллов — О. п. для их электронных и колебат. спектров, определяемые симметрией крист. решётки (см. СПЕКТРОСКОПИЯ КРИСТАЛЛОВ).
В физике элем. ч-ц, кроме общих законов сохранения энергии, импульса, момента импульса, имеются дополнит. законы сохранения, связанные с симметриями фундам. вз-ствий ч-ц — сильного, эл.-магн. и слабого. Процессы превращений элем. ч-ц подчиняются строгим законам сохранения электрич. заряда Q, барионного заряда В и лептонного заряда L, к-рым соответствуют строгие О. п.: DQ=DB=DL=0 (это означает, что при достигнутой точности измерений нарушения этих О. п. не обнаружены). Существуют также приближённые О. п. Из изотопической инвариантности сильного вз-ствия следует О. п. по полному изотопич. спину I, DI=0; это О. п. нарушается эл.-магн. и слабым вз-ствиями. Для сильного и эл.-магн. вз-ствий справедливо О. п. по странности S(DS=0), «очарованию» С(DC=0), «красоте» b(Db=0). Слабое взаимодействие протекает с нарушением этих О. п. Имеются и др. О. п. (см. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ).

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. . 1983.

ОТБОРА ПРАВИЛА
- устанавливаютдопустимые квантовые переходы между уровнями энергии квантовой системы(атома, молекулы, кристалла, атомного ядра, элементарной частицы) при наложениина неё внеш. возмущений. Если состояния системы характеризуются с помощьюквантовых чисел, то О. п. определяют их возможные изменения при квантовыхпереходах рассматриваемого типа. Математически О. п. определяют отличныеот нуля матричные элементы гамильтониана возмущённой системы в базисе собств. <ф-ций невозмущённой системы и являются следствием инвариантности гамильтониана(или лагранжиана) относительно преобразований группы симметрии системыи соответствующих сохранения законов. В частности, О. п. для электрич. <дипольных переходов в атоме или молекуле определяют ненулевые матричныеэлементы оператора взаимодействия дипольного момента системыmс электрич. вектором Е эл.-магн. поля в базисе собств. ф-цийгамильтониана невозмущённой системы, а т. к. Е не зависитот внутр. параметров системы, О. п. определяют ненулевые матричные элементыдипольного момента системы. О. и. вводят и в случае приближённого описаниясистемы; при этом они устанавливают, для каких переходов матричные элементыточного гамильтониана в базисе приближённых волновых ф-ций отличны от нуля.
Различают строгие и приближённые О. п. <Квантовый переход наз. запрещённым, если нарушается хотя бы одно О. п. <Строгие О. п. обусловлены симметрией системы и строгими законами сохраненияи налагают абс. запреты на квантовые переходы. Приближённые О. п. характеризуютпереходы между уровнями энергии, к-рые описываются приближёнными законамисохранения. Квантовое число полного угл. момента атома (J )или молекулы(F )является точным, т. к. полный угл. момент является инвариантом группывращения, поэтому О. п. для J (или F) - строгие. В случаеэлектрич. дипольных переходов возможны изменения квантовых чисел:15027-4.jpgJ= J - J'= 0,15027-5.jpg1 в 15027-6.jpg М= М- М' =0,15027-7.jpg1(где J, J' - квантовые числа полного момента атома в начальноми конечном состояниях, М, М' - квантовые числа проекций полных моментовна к.-л. ось). Для электрич. квадрупольных переходов 15027-8.jpgJ=0,15027-9.jpg1,15027-10.jpg2 (J+ J'15027-11.jpg2),15027-12.jpg М=0,15027-13.jpg1,15027-14.jpg2.
В случае, когда не учитываются слабыевзаимодействия, О. п. по чётности состояний (+15027-15.jpg- для электрич. дипольных переходов, +15027-16.jpg+ и -15027-17.jpg- для электрич. квадрупольных переходов и т. д.) также являются строгими. <О. п. нарушаются в сильных внеш. полях за счёт поляризуемости атома илимолекулы или при многофотонном поглощении (см. Многофотонные процессы).
Для атома существуют и др. <строгие О. п. Для электрич. переходов разл. мультипольности 15027-18.jpgизменение орбитального квантового числа 15027-19.jpgl= 0,15027-20.jpg1,...,15027-21.jpg(l+ l' +15027-22.jpg- чётное число; l и l' - орбитальные квантовые числаатомного электрона в начальном и конечном состояниях), для магн. переходов 15027-23.jpgl= 0,15027-24.jpg1,...,15027-25.jpg(15027-26.jpg - 1) (l+ l' +15027-27.jpg- нечётное число). Для электрич. дипольных переходов 15027-28.jpgl=15027-29.jpg1, т. <е. такие переходы возможны между конфигурациями разл. чётности (правилоЛапорта). а для электрических квадрупольных переходов 15027-30.jpgl=0,15027-31.jpg2(за исключением переходов ns15027-32.jpgn's). О. п. для проекции полного момента важны для определения поляризацииспектральных линии испускания.
В атомах, где осуществляется приближённыйтип связи, квантовые переходы подчиняются приближённым О. п. Так, в случае LS -связикроме перечисленных должны выполняться след. О. п.: для электрич. переходов 15027-33.jpg15027-34.jpgдлямагн. переходов

15027-35.jpg

15027-36.jpg

В случае электрич. дипольных переходов 15027-37.jpgL=0,15027-38.jpg1(исключая переходы S - S'15027-39.jpgS= 0. Для электрич. квадрупольных переходов 15027-40.jpgL=0,15027-41.jpg1,15027-42.jpg2(L+ L'15027-43.jpg2),т. е. переходы между двумя S -уровнями (L = U =0) и между S-и Р -уровнями (L= 0, L' =1) запрещены. О. п. по спину . и S' одно и то же для всех электрич. переходов разл. мультиплетности;оно разрешает переходы лишь между уровнями одинаковой мультиплетности. <Вероятность магн. дипольного перехода в 15027-44.jpg== (137)-2 раз меньше вероятности электрич. дипольного переходатой же частоты.
О. п. имеют место и для переходов междусостояниями в атомных системах с др. типами связей (LK-, jК-, jj- связии др.). Нарушение О. п. обусловлено магн. взаимодействием, гл. обр. спин-орбитальнымвзаимодействием (см., напр., Интеркомбинационные квантовые переходы).
В молекулах чисто вращательные переходыподчиняются О. п. для изменения проекции полного угл. момента (характеризуетсяквантовым числом К )на выделенную ось симметрии молекулы. Так, длямолекул типа жёсткого симметричного волчка 15027-45.jpg К=0 в поглощении. Однако центробежное искажение и эффекты колебательно-вращат. <взаимодействия ( вибронного взаимодействия )существенно ослабляютэто О. п. В частности, в спектрах молекул симметрии C3v восн. состоянии разрешаются переходы с 15027-46.jpg К=15027-47.jpg3,15027-48.jpg6и т. д. (вероятность переходов с 15027-49.jpg К=15027-50.jpg6на 4 порядка меньше, чем переходов с 15027-51.jpg.=15027-52.jpg3),а в вырожденных вибронных состояниях возможны и переходы с 15027-53.jpg К=15027-54.jpg1,15027-55.jpg2и т. д. Для молекул типа асимметричного волчка О. п. по 15027-56.jpg. теряютсмысл.
Для чисто колебат. переходов как в поглощении(и испускании), так и при комбинационном рассеянии света гармоническиеквантовые числа v и l могут изменяться на 15027-57.jpg1(осн. полосы), но при учёте механич. и эл.-оптbч. энгармонизма колебаниймолекулы становятся разрешёнными и переходы с высокими значениями . и . (обертоны, суммарные и разностные полосы).
В общем случае многоатомной молекулы электронныеуровни энергии могут классифицироваться только по типу симметрии соответствующейточечной или перестановочно-инверсионной группы (см. Симметрия молекул )ипо спину. Переход между электронными уровнями энергии типов симметрии Г 1 и Г 2 разрешён, если прямое произведение Г 1 х Г 2 содержит тип симметрии дипольного (или квадрупольного) момента молекулы. <Т. к. электрич. дипольный момент молекулы не зависит от спина, при электрич. <дипольном переходе спин электрона не изменяется (интеркомбинац. запрет).Однако, как и в атоме, спин-орбитальное взаимодействие снимает этот запрет. <В частности, переходы из первого возбуждённого триплетного состояния восновное приводят к возникновению фосфоресценции. При наличии вибронноговзаимодействия О. п. можно определить только для переходов между виброннымисостояниями.
Дипольные электронные переходы в линейныхмолекулах подчиняются О. п.15027-58.jpg(15027-59.jpg - квантовоечисло проекции полного орбитального момента на ось молекулы). Если приэлектронном переходе молекула изгибается (линейно-изогнутые переходы),то могут возникать вращат. переходы с 15027-60.jpg.

Лит.: Никитин А. А., Рудзикас 3.Б., Основы теории спектров атомов и ионов, М., 1983; Герцберг Г., Электронныеспектры и строение многоатомных молекул, М., 1969.

М. Р. Алиев, В. П. Шевелъко.

О. п. для элементарных частиц распадаютсяна грунта, соответствующие свойствам симметрии разл. типов взаимодействий:сильного, эл.-магн., слабого. Сохранение электрич. заряда, энергии, импульсаи полного угл. момента системы является точным для всех типов взаимодействий. <В перечисленных взаимодействиях сохраняются также барионное число В(15027-61.jpgВ =0)и, по-видимому, три типа лептонных чисел L - электронное Le,мюонное 15027-62.jpgи тау-лептонное 15027-63.jpg15027-64.jpg (О возможном несохранении лептонных чисел, проявляющемся в нейтринных осцилляциях, <см. Нейтрино.)
Следствием изотопической инвариантности сильноговзаимодействия являются О. п. по изотопич. спину:15027-65.jpgI= 0,15027-66.jpgI3=0для переходов, вызываемых этим взаимодействием. Всякая система адроновможет быть однозначно представлена в виде суперпозиции состояний, имеющихопредел. значение I, т. е. разложена по неприводимым представлениямиизотопич. группы. Если в разложениях начального и конечного состояний системыимеются совпадающие неприводимые представления (т. е. с одинаковыми I),то реакция разрешена. В дополнение к правилам 15027-67.jpg.=0,15027-68.jpgI3= 0 существуют ограничения, связанные с обращением в нуль Клебша - Горданакоэффициентов. Так, напр., в реакции распада 15027-69.jpg -мезона (I = 1, I3 = 0) на два 15027-70.jpg -мезонав разложении конечного состояния имеются неприводимые представления с I= 0, 1, 2. Наличие представления с I = 1 делает распад возможным. <Однако из двух не противоречащих правилу 15027-71.jpgI з= 0 состояний -15027-72.jpgи 15027-73.jpg - осуществляетсялишь первое, т. к. коэф. Клебша - Гордана обращаются для второго из нихв нуль. Изотопич. инвариантность нарушается эл.-магн. и слабым взаимодействиями.
Сильное и эл.-магн. взаимодействия сохраняютпространственную чётность Р (см. Чётность зарядовуючётность С. Сохранение G-чётносгпи в сильном взаимодействииявляется следствием изотопич. инвариантности и сохранения зарядовой чётности.
В сильном и эл.-магн. взаимодействияхсохраняются кварковые ароматы, откуда следуют строгие О. п. для странности, <очарования, прелести и аромата t -кварка (пока экспериментальноне открытого):15027-74.jpgS= 0,15027-75.jpg.== 0,15027-76.jpgb=0,15027-77.jpgt=0.
В слабом взаимодействии, не сохраняющемпо отдельности ни Р-, ни С -чётности, имеется приближённоесохранение СР -чётности (см. СР-инвариантность )(степень нарушения СР-чётности, в распадах К-мезонов составляет ок. 10-3).
Слабое взаимодействие, вызываемое заряженнымтоком, либо изменяет на единицу странность, очарование и прелесть:15027-78.jpg15027-79.jpg15027-80.jpgквантовых систем, либо не изменяет их, если ни в начальном, ни в конечномсостояниях не присутствует кварк с соответствующим ароматом. Слабое взаимодействие, <вызываемое нейтральным током, не изменяет ароматы. Указанные О. <п. естеств. образом вытекают из представлений о кварковом составе адронови общей структуре слабого взаимодействия. В осцилляциях каонов, в к-рыхстранность меняется на две единицы, требуется участие двух W -бозонов;в этом смысле во взаимодействии дважды участвует заряж. ток.
В полулентонных распадах частиц, происходящихбез изменения странности, справедливы О. п.:15027-81.jpg15027-82.jpg15027-83.jpgгде 15027-84.jpg -изменение электрич. заряда адронов. В распадах с изменением странности 15027-85.jpg15027-86.jpg=1/2,15027-87.jpg= 1/2. Эти О. и. вытекают из постулатов теории Кабиббо(см. Аксиального тока частичное сохранение, Векторного тока сохранение).
В моделях великого объединения неизбежнывзаимодействия, нарушающие сохранение барионного и лентонного чисел. Однаков модели, основанной на калибровочной группе SU(5), имеется точноесохранение числа ( В - L), вследствие чего в ней запрещены нейтронныеосцилляции 15027-88.jpgдопускаемые в др. моделях. Несохранение барионного и лептонного чисел возможнотакже при поглощении частиц чёрными дырами.

Лит.: Окунь Л. Б., Лептоны и кварки,. изд., М., 1990.

С. П. Баранов.

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


.

Смотреть что такое "ОТБОРА ПРАВИЛА" в других словарях:

  • ОТБОРА ПРАВИЛА — определяют возможные квантовые переходы для атомов, молекул, атомных ядер, элементарных частиц и т. п.; обычно формулируются как допустимые изменения квантовых чисел, характеризующих систему. Правила отбора связаны с симметрией квантовых систем и …   Большой Энциклопедический словарь

  • отбора правила — определяют возможные квантовые переходы для атомов, молекул, атомных ядер, элементарных частиц и т. п.; обычно формулируются как допустимые изменения квантовых чисел, характеризующих систему. Отбора правила связаны с симметрией квантовых систем и …   Энциклопедический словарь

  • Отбора правила —         правила, определяющие возможные Квантовые переходы для атомов, молекул, атомных ядер, взаимодействующих элементарных частиц и др. О. п. устанавливают, какие квантовые переходы разрешены (вероятность перехода велика) и какие запрещены… …   Большая советская энциклопедия

  • Отбора правила — правила, впервые введенные датским физиком Нильсом Бором для разрешенных квантовых переходов в системах микрообъектов (атомов, молекул, атомных ядер и т. д.), постулируемые законами сохранения и симметрией систем. Сводятся в большинстве случаев к …   Начала современного естествознания

  • ОТБОРА ПРАВИЛА — см. Квантовые переходы …   Химическая энциклопедия

  • ОТБОРА ПРАВИЛА — определяют возможные квантовые переходы для атомов , молекул, атомных ядер, элементарных частиц и т.п.; обычно формулируются как допустимые изменения квантовых чисел, характеризующих систему. О. п. связаны с симметрией квантовых систем и,… …   Естествознание. Энциклопедический словарь

  • Правила Приобретения — в вымышленной вселенной «Звёздного пути», является набором руководящих принципов прездназначеных для создания прибыльной экономики ультракапиталистичных ференгов. 1 Как только вы приобрели деньги, никогда не отдавайте их обратно. DS9: Нагус 2 Вы… …   Википедия

  • правила отбора — Правила, определяющие возможность квантовых переходов между определёнными состояниями квантовой системы под влиянием данного возмущения в рассматриваемом приближении и указывающие те матричные элементы, которые равны нулю …   Политехнический терминологический толковый словарь

  • Правила отбора — Правилами отбора в спектроскопии называют ограничения и запрет на переходы между уровнями квантомеханической системы с поглощением или излучением фотона, наложенные законами сохранения и симметрией. Содержание 1 Дипольные и мультипольные переходы …   Википедия

  • ПРАВИЛА ОТБОРА ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКИХ ПЕРИЦИКЛИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ — (q = 0, I, 2, 3...) Число электронов в переходном состоянии Топологич. тип переходного состояния хюккелевский мёбиусовский …   Химическая энциклопедия

Книги

Другие книги по запросу «ОТБОРА ПРАВИЛА» >>


Поделиться ссылкой на выделенное

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

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.