СИЛА ОСЦИЛЛЯТОРА

СИЛА ОСЦИЛЛЯТОРА

- безразмерная величина, через к-рую выражаютсявероятности квантовых переходов в процессах излучения, фотопоглощения икулоновского возбуждения атомных, молекулярных или ядерных систем. С помощьюС. о. находят вероятности спонтанного и вынужденного испускания и поглощениясвета, поляризуемости атомов, ширины уровней энергии и спектральных линийи др. важные характеристики систем. С. о. вводят для описания дипольныхэлектрических и магнитных, а также электрич. квадрупольных излучений [1-5].В случае электронных переходов в атомах электрич. дипольные С. о., какправило, порядка десятых долей единицы, а для магн. дипольных и :)дектрнч. <квадрупольных переходов - порядка 10^-6-10^-8.

С. о. для электрич. дипольного перехода между состояниями с энергиями и

где то и е - масса и заряд электрона, -оператор проекции дипольного момента. В атомной физике для переходов тина (. и l - главное и орбитальное квантовые числа) вводят С. о.,усреднённые по магн. квантовым числам начального и конечного состояний и не зависящие от направления поляризации. Анализ С. о. для атомныхпереходов позволяет установить важные закономерности, имеющие прикладноезначение в физике газовых лазеров, плазмы и атмосферы, в астрофизике.

Для характеристики дифференциальных сечений возбуждения и ионизацииатомов заряж. частицами вводят обобщённую С. о.[6, 7], к-рая в однечастичном приближении выражается через формфактор перехода:

где -передаваемый в процессе рассеяния электрону импульс. Удобство понятия С. <о. как характеристики квантовых переходов связано с наличием ряда теоремо суммировании. Для системы, состоящей из N электронов, справедливо правилосумм, сформулированное X. Бете (Н. Bethe) в 1930:

В соответствующем дипольном приближении имеет место правило сумм Томаса- Райхе - Кюна (W. Thomas, F. Reiche, W. Kuhn, 1925), выполняющееся дляпроизвольных атомов и молекул, во внеш. полях и без них, для любого направленияполяризации, а также вне зависимости от того, являются ли разл. операторыугл. момента интегралами движения:

Для оценки относит. вклада процессов испускания и поглощения в атомнойфизике выводятся и др. частные правила сумм для средней С. о.

Обычно С. о. находят экспериментально, измеряя времена жизни возбуждённыхатомных или молекулярных состояний или интенсивностей испускания и поглощения. <В измерениях 2-го типа используют источники излучения, для к-рых могутбыть найдены или вычислены абс. или относит. значения населённостей возбуждённыхуровней. Эксперим. данные по относит. значениям дифференциальных сеченийионизации атомов электронным ударом сопоставляются с расчётами для обобщённыхС. о., что позволяет апробировать теоретич. выбор волновых ф-ций и применимостьпервого, борновского приближения в теории столкновений.

Правила сумм Бете и Томаса - Райхе - Кюна являются частными случаямиобщей ф-лы суммирования для матричных элементов эрмитовых операторов :

где - гамильтониансистемы,- его собств. ф-ции с соответствующими значениями энергии и -коммутатор операторов и . Выходза рамки этих частных случаев осуществляется, с одной стороны, уточнениемтеоретич. моделей изучаемых процессов, с другой - сопоставлением этих результатовс прецизионными экспериментами. Так, напр., исследуются релятивистскиеэффекты в тяжёлых атомах и межэлектронные корреляции. Многочастичные эффектыизучают вводя более чувствительные к корреляциям суммы С. о. с нелинейнымэнергетич. весом. Для молекулярных систем с анизотропным распределениемплотности в нач. состоянии вводят правила сумм, описывающие тензорную связьмультипольных моментов.

В ядерной физике [8] поправки к обычным правилам сумм вводятся из-зазависимости от скорости межнуклонного взаимодействия и самосогласованногоодночастичного потенциала, из-за наличия статич. парного потенциала, атакже ввиду возможного учёта барионных возбуждений. Зависимость электрич. <моментов от изобарич. состояний приводит к зарядевообменному вкладу в суммуС. о. В ядрах с избытком нейтронов асимметрию возбуждений, стимулированныхразными компонентами изовекторных моментов, характеризуют правилом суммС. о. с тензорной структурой в изотопич. пространстве (см. Изотопическаяинвариантность). Суммы С. о. используются при исследовании колебанийформы сферич. ядер и относит. вкладов в коллективные возбуждения деформиров. <ядер вращат. и вибрац. переходов. В проблеме ядерного дипольного резонансапри фотопоглощении С. о. связывают с зависимостью от скорости эфф. взаимодействиямежду частицами на орбитах вблизи уровня Ферми.

Лит.:1) Б е т е Г., Солпитер Э., Квантовая механика атомов содним и двумя электронами, пер. с англ., М., 1960; 2) Ельяшевич М. А.,Атомная и молекулярная спектроскопия, М., 1962; 3) С о б е л ь м а н И. <И., Введение в теорию атомных спектров, 2 изд., М., 1977; 4) Ф р и ш С.3., Оптические спектры атомов, М.-Л., 1963; 5) Фано У., Купер Д ж., Спектральныераспределения сил осцилляторов в атомах, пер. с англ., М., 1972; 6) МоттН., Месси Г., Теория атомных столкновений, пер. с англ., 13 изд.], М.,1969; 7) Inokuti M., Inelastic collisions of fast charged particles withatoms and molecules - The Bethe theory revisited, «Rev. Mod. Phys.», 1971,v. 43, № 3, p. 297; Inokuti M., I t i k a w a Y u., Т u r n e r J. Е.,то же, там же, 1978, v. 50, № 1, p. 23; 8) Б о р О., Моттельсон Б., Структураатомного ядра, т. 2 - Деформация ядер, пер. с англ., М., 1977. Г. Л. Юдин.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.