Запрещённые линии

Запрещённые линии в спектроскопии — спектральные линии, соответствующие квантовым переходам, запрещённым правилами отбора.

Обычно запрещёнными называются линии, для которых не выполняются правила отбора для дипольного излучения, например линии, соответствующие переходам, разрешённым для квадрупольного или магнитного излучения. Такие запрещённые линии связаны с переходами между уровнями энергии одинаковой чётности, запрещёнными для дипольного излучения. Вероятности запрещённых переходов (по сравнению с вероятностями разрешённых дипольных переходов) малы, но не равны нулю, и в благоприятных условиях интенсивность запрещённых линий может быть значительной.

Интенсивные запрещённые линии наблюдаются в спектрах туманностей и солнечной короны, а также в спектрах полярных сияний. Эти линии долгое время не удавалось отнести ни к каким атомным спектрам, и их приписывали гипотетическим элементам; линии в спектрах планетарных (газовых) туманностей — «небулию», а линии в спектре солнечной короны — «коронию», В 1920—1930-х гг. было показано, что все ранее неотождествлённые интенсивные линии туманностей и солнечной короны являются запрещёнными линиями. Эти запрещённые линии наблюдаются благодаря разрежённости газа в космических условиях, так как за время жизни возбуждённого состояния (значительное вследствие малой вероятности запрещённых переходов) возбуждённые атомы не успевают столкнуться с другими частицами и передать им энергию и, переходя на более низкие уровни, испускают фотоны. Интенсивные запрещённые линии в спектрах туманностей принадлежат ионизованным атомам кислорода (0²⁺ и 0⁺) и азота (N⁺), а запрещённые линии в спектрах солнечной короны — очень сильно ионизованным атомам железа (Fe¹³⁺, Fe¹²⁺ , Fe¹⁰⁺ и Fe⁹⁺) и никеля (Ni¹⁴⁺ , Ni¹²⁺ и Ni¹¹⁺). Все эти линии соответствуют переходам между уровнями одинаковой чётности, принадлежащим внешним электронным оболочкам типа 2р², 2р³ (для ионов кислорода и азота) и типа Зр, Зр², Зр⁴ и Зр⁵ (для ионов железа и никеля). В частности, самая интенсивная зелёная линия «корония» соответствует квантовому переходу Зр²Р_3/2 — Зр²Р_1/2 в 13-кратно ионизованном атоме железа (Fe^l3+). Исследование интенсивностей запрещённой линии лежит в основе определения температур планетарных туманностей.

Литература

• Ельяшевич М. А. Атомная и молекулярная спектроскопия. — М., 1962.
• Вайнштейн Л. А., Собельман И. И., Юков Е. А. Возбуждение атомов и уширение спектральных линий. — М., 1979.
• Борисоглебский Л. А. Запрещённые линии в атомных спектрах // Успехи физических наук. — 1958. — Т. 66. — С. 603—652.