СВЕРХТОНКАЯ СТРУКТУРА

СВЕРХТОНКАЯ СТРУКТУРА
СВЕРХТОНКАЯ СТРУКТУРА

       
(сверхтонкое расщепление уровней энергии), расщепление уровней энергии атома на близко расположенные подуровни, вызванное вз-ствием магн. момента ядра с магн. полем атомных эл-нов. Энергия d? этого вз-ствия зависит от возможных взаимных ориентации спина ядра и электронных спинов. Число этих ориентации определяет число компонент С. с. Уровни энергии могут также расщепляться и смещаться в результате вз-ствия квадрупольных моментов ядер с электрич. полем эл-нов.
Расстояние между подуровнями С. с. = в 1000 раз меньше, чем между уровнями тонкой структуры, т. к. d??= в 1000 раз меньше энергии спин-орбитального взаимодействия, вызывающего тонкое расщепление. Вследствие С. с. уровней в спектре атома вместо одной спектральной линии появляется группа близко расположенных линий — С. с. спектр. линии.
С. с. спектр. линии может усложняться также вследствие отличия частот спектр. линий изотопов хим. элемента — изотопич. смещения. При этом происходит наложение спектр. линий разл. изотопов, из смеси к-рых состоит элемент. Изотопич. смещение для тяжёлых элементов того же порядка, что и d?. С. с. может наблюдаться также в спектрах молекул и кристаллов.

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

СВЕРХТОНКАЯ СТРУКТУРА

(сверхтонкое расщепление) уровней энергии- расщепление уровней энергии атома, молекулы или кристалла на неск. подуровней, <обусловленное взаимодействием магн. момента ядра с магн. полем, создаваемымгл. обр. электронами, а также взаимодействием квадрупольного момента ядрас неоднородным внутриатомным электрич. полем. Вследствие сверхтонкого расщепленияуровней в оптич. спектрах атомов и молекул вместо одной спектральной линиивозникает группа очень близких линий - С. с. спектральных линий.

Если ядро атома или одно из атомных ядер молекулы имеет спин I,то каждый подуровень С. с. характеризуется полным моментом F = J+7, где J - векторная сумма полного электронного момента и моментаорбитального движения ядер. Квантовые числа F полного момента пробегаютзначения F = |J - I|, |J - I| + 1,..., J+I(J и I- квантовые числа полного механич. электронного и ядерного спинового моментов).При 8024-72.jpg числоподуровней равно 2I + 1, а при J < I оно равно 2J+ 1.Энергия 8024-73.jpgподуровня записывается в виде:
8024-74.jpg

где 8024-75.jpg- энергия уровня в пренебрежении С. с.,8024-76.jpg- энергия магн. диполь-дипольного взаимодействия,8024-77.jpg- энергия электрич. квадрупольного взаимодействия.

В атомах и ионах осн. роль играет магн. взаимодействие, энергия к-рого
8024-78.jpg

константа А (Гц) определяется усреднением по состоянию с полныммоментом F оператора магн. взаимодействия электронов с ядерным моментомВеличина взаимодействия пропорц. ядерному 8024-79.jpgмагнетону 8024-80.jpg' , где 8024-81.jpg- магнетон Бора, т - масса электрона и m р - масса протона. <Расстояние между подуровнями С. с. в атоме примерно в 1000 раз меньше, <чем расстояние между компонентами тонкой структуры. Характерныевеличины сверхтонкого расщепления 8024-82.jpgдля основного состояния атомов порядка одного или неск. ГГц. Сверхтонкоерасщепление возбуждённых уровней энергии убывает пропорц. энергии связивозбуждённого электрона в степени 3/2 и быстро уменьшается с увеличениеморбитального момента электрона. В случае водородрподобных атомов (Н, Не + и т. д.)
8024-83.jpg

где 8024-84.jpg- Ридберга постоянная,8024-85.jpg- тонкой структуры постоянная, Z - заряд ядра (в единицах заряда электрона), п и l - главное и орбитальное квантовые числа, gI- ядерный Ланде множитель. Электрич. квадрупольное взаимодействиесуществует при 8024-86.jpgдля несферич. ядер с 8024-87.jpg.Оно даёт поправки к энергии подуровней атома
8024-88.jpg

Константа В определяется усреднением по состоянию с полным моментомF оператора квадрупольного взаимодействия
8024-89.jpg

где i, k= 1, 2, 3,8024-90.jpg- Кронекера символ. Обычно постоянная квадрупольного взаимодействия В на один-полтора порядка меньше константы А. Квадрупольноевзаимодействие приводит к нарушению правила интервалов Ланде.

Для дипольных переходов между подуровнями С. с. разных уровней выполняются отбора правила:8024-91.jpg. Между подуровнями С. с. одного уровня разрешены магн. дипольныепереходы с указанными выше правилами отбора, а также электрич.8024-92.jpgквадрупольные переходы с правилами отбора.

Почти у всех молекул в основном электронном состоянии суммарный механич. <момент электронов равен нулю и магн. С. с. колебательно-вращат. уровнейэнергии гл. обр. связана с вращением молекулы. В случае двухатомных, линейныхмногоатомных молекул и молекул типа симметричного волчка (см. Молекула), содержащих одно ядро со спином I на оси молекулы,
8024-93.jpg

где J и К - квантовые числа полного вращат. момента и его проекциина ось волчка соответственно. Магн. расщепления составляют 1-100 кГц. Еслиспином обладают неск. ядер молекулы, то вследствие магн. взаимодействииядерных моментов возникают дополнит. расщепления порядка неск. кГц. МагнитнаяС. с. уровней энергии молекул, обладающих электронным моментом, того жепорядка, что и для атомов.

Если молекула в еостоянии 8024-94.jpgсодержит на своей оси ядро с 8024-95.jpg, гл. роль играет квадрупольное расщепление:
8024-96.jpg

где 8024-97.jpg (Гц) - константа, характерная для уровня с данными К и J.Величины квадрупольных расщеплений составляют десятки и сотни МГц.

В растворах, стёклах и кристаллах С. с. могут, напр., иметь уровни энергиипримесных ионов, свободных радикалов, электронов, локализованных на дефектахрешётки.

С. с. изучается методами магн. резонанса, др. методами радиоспектроскопии. Для возбуждённых состояний используют методы двойного резонанса (оптический- радиочастотный, инфракрасный - радиочастотный резонансы), а также методынелинейной лазерной спектроскопии.

Разл. изотопы хим. элементов обладают разл. значениями ядерного спина, <а их линии испытывают изотопич. сдвиг. Поэтому часто происходит наложениеспектров разных изотопов и С. с. спектральных линий дополнительно усложняется.

Лит.: Таунс Ч., Шавлов А., Радиоспектроскопия, пер. с англ.,М., 1959; Собельман И. И., Введение в теорию атомных спектров, [2 изд.],М., 1977; Armstrong L. jr., Theory of the hyperfine structure of free atoms,N. Y.- [a. o.], 1971; P а д ц и г А. А., С М и р н о в Б. М., Параметрыатомов и атомных ионов. Справочник, 2 изд., М., 1986. Е. А. Юков.

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


.

Смотреть что такое "СВЕРХТОНКАЯ СТРУКТУРА" в других словарях:

  • 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 взаимных ориентаций… …   Википедия

  • СВЕРХТОНКАЯ СТРУКТУРА — расщепление уровней энергии (и спектральных линий) атома на несколько подуровней, вызываемое главным образом взаимодействием магнитных моментов атомных ядер с магнитным полем электронов. Расстояние между подуровнями сверхтонкой структуры в 1000… …   Большой Энциклопедический словарь

  • Сверхтонкая структура —         сверхтонкое расщепление уровней, расщепление уровней энергии (См. Уровни энергии) атома на близко расположенные подуровни, вызванное взаимодействием магнитного момента ядра с магнитным полем атомных электронов. Энергия (E этого… …   Большая советская энциклопедия

  • сверхтонкая структура — расщепление уровней энергии (и спектральных линий) атома на несколько подуровней, вызываемое главным образом взаимодействием магнитных моментов атомных ядер с магнитным полем электронов. Расстояние между подуровнями сверхтонких структур в… …   Энциклопедический словарь

  • сверхтонкая структура — hipersmulkioji sandara statusas T sritis chemija apibrėžtis Smulkiosios sandaros linijų ar smailių papildoma skaida. atitikmenys: angl. hyperfine structure rus. сверхтонкая структура; сверхтонкое строение ryšiai: sinonimas – hipersmulkioji… …   Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

  • сверхтонкая структура — hipersmulkioji sandara statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. hyperfine structure vok. Hyperfeinstruktur, f rus. сверхтонкая структура, f; сверхтонкое строение, n pranc. structure hyperfine, f …   Fizikos terminų žodynas

  • СВЕРХТОНКАЯ СТРУКТУРА — расщепление уровней энергии (и спектральных линий) атома на неск. подуровней, вызываемое гл. обр. взаимодействием магн. моментов атомных ядер с магн. полем электронов. Расстояние между подуровнями С. с. приблизительно в 1000 раз меньше, чем между …   Естествознание. Энциклопедический словарь

  • сверхтонкая структура — Снятие вырождения атомного уровня энергии, обусловленное взаимодействием атомных электронов с магнитным моментом атомного ядра …   Политехнический терминологический толковый словарь

  • Структура (значения) — Cтруктура (от лат. structūra  «строение»): Содержание 1 Основное значение 2 Другие значения (используются наряду с …   Википедия

  • Тонкая структура —         мультиплетное расщепление, расщепление уровней энергии и спектральных линий атомов, молекул и кристаллов, обусловленное спин орбитальным взаимодействием (См. Спин орбитальное взаимодействие). Число подуровней, на которое расщепляется… …   Большая советская энциклопедия

Книги

  • Эффект Мессбауэра, . Настоящая книга, представляющая собой сборник переводов статей из иностранных физических журналов, посвящена эффекту Мессбауэра, открытие которого явилось однимиз выдающихся достижений… Подробнее  Купить за 160 руб


Поделиться ссылкой на выделенное

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