Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

1 ATOM W POLU MAGNETYCZNYM cz. 2 (wewnętrzne pola magnetyczne w atomie; poprawki na wzajemne oddziaływanie momentów magnetycznych elektronu; oddziaływanie.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "1 ATOM W POLU MAGNETYCZNYM cz. 2 (wewnętrzne pola magnetyczne w atomie; poprawki na wzajemne oddziaływanie momentów magnetycznych elektronu; oddziaływanie."— Zapis prezentacji:

1 1 ATOM W POLU MAGNETYCZNYM cz. 2 (wewnętrzne pola magnetyczne w atomie; poprawki na wzajemne oddziaływanie momentów magnetycznych elektronu; oddziaływanie spin-orbita)

2 2 Orbitalny (L) i spinowy (S) moment pędu elektronu; oddziaływanie związanych z nimi momentów magnetycznych Moment magnetyczny jest źródłem pola magnetycznego działającego na drugi moment magnetyczny; każdy z momentów magnetycznych elektronu powinien wykonywać precesję (ze względu na związany z nim moment pędu) wokół pola wytwarzanego przez drugi moment. Na wektor J = L + S nie działa zewnętrzny moment siły; oba momenty pędu L i S będą precesować wokół J przy czym: a szybkość precesji (energia) będzie zależeć od J

3 3 Proton okrążający elektron wytwarza prąd: generujący pole magnetyczne B Oddziaływanie spin-orbita w atomie wodoru; model Bohra które można obliczyć z prawa Biota-Savarta: v elektronu = -v protonu

4 4 gdzie i Pole to oddziałuje z momentem magnetycznym związanym ze spinem elektronu; energia tego oddziaływania wyniesie: Po uwzględnieniu tzw. poprawki Thomasa, dla g s = 2 otrzymamy ostatecznie:

5 5 Wyraz zależy od rozkładu radialnego (funkcji radialnej); wpływa na stałą a a –stała sprzężenia spin-orbita dla atomów podobnych do atomu wodoru

6 6 Energia oddziaływania spin-orbita wynosi: Ponieważ:, podnosząc do kwadratu i wprowadzając kwadrat kwantowy, otrzymamy: skąd: i ostatecznie:

7 7 m j = l + s, l + s – 1, … -l - s Dla atomu wodoru l przyjmuje wartości 0, 1, 2, 3 … (s, p, d, f …), a ponieważ s = 1/2, możliwe są dwa przypadki: i: Kilka kolejnych stanów: Można pokazać, że j max = l + s; j min = l – s, z krokiem 1

8 8 Przykład: p 1/2, p 3/2 ΔE 1/2 = (1/2. 3/ /2. 3/2)a/2 = -a ΔE 3/2 = (3/2. 5/ /2. 3/2)a/2 = a/2

9 9 Teoria Diraca atomu wodoru gdzie: to stała struktury subtelnej, równa około 1/137 poprawka E ss uwzględnia relatywistyczną zmianę mas i sprzężenie spin- orbita

10 10 Struktura subtelna atomu wodoru (Dirac); poprawka zależy od j a nie od l Copyright © Springer-Verlag, The Physics of Atoms and Quanta by Hermann Haken and Hans Christoph Wolf Copyright © for the Polish edition by Wydawnictwo Naukowe PWN SA, Warszawa 2002

11 11 Przesunięcie Lamba (elektrodynamika kwantowa) Copyright © Springer-Verlag, The Physics of Atoms and Quanta by Hermann Haken and Hans Christoph Wolf Copyright © for the Polish edition by Wydawnictwo Naukowe PWN SA, Warszawa 2002

12 12 Reguły wyboru: zawsze spełniona dla stanów jednoelektronowych Pełne oznaczenie spektroskopowe stanu: Dla stanów jednoelektronowych L = l, J = j, S = s

13 13 Układ jednoelektronowych stanów energetycznych dla atomów metali alkalicznych (Li, n = 2) Bez zachowania skali. Rozszczepienie spin – orbita maleje z rosnącym n i l (człon z r 3 ). Odstępstwa od wodoru maleją z rosnącym l i n

14 14 Linie serii głównej dla metali alkalicznych są dubletami (przejścia na nierozszczepione poziomy n 2 S 1/2 ) Linie serii ostrej (II pobocznej) dla metali alkalicznych są dubletami (przejścia z nierozszczepionych wyższych poziomów n 2 S 1/2 na najniższe poziomy p, n 2 P 1/2 i n 2 P 3/2 ) Linie serii rozmytej (I pobocznej) dla metali alkalicznych są trypletami (przejścia z wyższych poziomów n 2 D 3/2 i n 2 D 5/2 na najniższe poziomy p, n 2 P 1/2 i n 2 P 3/2 ), przejście 5/2 na 1/2 zabronione

15 15 Li, przejścia 3 2 D 3/2 i 3 2 D 5/2 na p, 2 2 P 1/2 i 2 2 P 3/2 ), przejście 5/2 na 1/2 zabronione Copyright © Springer-Verlag, The Physics of Atoms and Quanta by Hermann Haken and Hans Christoph Wolf Copyright © for the Polish edition by Wydawnictwo Naukowe PWN SA, Warszawa 2002

16 16 Struktura nadsubtelna w atomie wodoru, sprzężenie spinu elektronu i spinu protonu Spin S i I, dla obu s = 1/2 S + I = F, o liczbie kwantowej f = 1 (tryplet) lub 0 (singlet) Przejście pomiędzy trypletem i singletem 1420 MHz, częstość radiowa Obszerne omówienie struktury nadsubtelnej, z użyciem macierzy Pauliego, w III tomie Feynmana (rozdz. 12)


Pobierz ppt "1 ATOM W POLU MAGNETYCZNYM cz. 2 (wewnętrzne pola magnetyczne w atomie; poprawki na wzajemne oddziaływanie momentów magnetycznych elektronu; oddziaływanie."

Podobne prezentacje


Reklamy Google