Фина структура

Од Википедија — слободната енциклопедија
Прејди на прегледникот Прејди на пребарувањето
Интерферентни прстени, кои ја прикажуваат фината структура (делењето) на разладениот девтериум, гледан низ Фабри-Перовиот еталон.

Фина структура — разделувањето на атомските спектрални линии кое се должи на спинот на електронот и релативистичките исправки до нерелативистичката Шредингерова равенка.

Целата структурата на спектралните линии се согледува преку линискиот спектар, кој е предвиден од страна на квантната механика на не-релативистички електрони кои немаат спин. За водородниот атом, целовкупното ниво на распределбата на енергија зависи исклучиво од основниот главен квантен број n. Меѓутоа, за многу попрецизен модел се земаат во предвид релативистичките ефекти и спиновите, кој ја разбиваат дегенерацијата на енергетските нивоа со што доведуваат до поделба на спектралните линии. Големината на Фината структура во однос на целата структура на енергии е од големина на ()2Zα) каде што Z е атомскиот број а α е константата на фината структура, бездимензионален број кој изнесува приближно .

фината структура може да се подели на три соодветни поими: кинетичка енергија, спинска орбита и Дарвнинов метод. Целосниот Хамилтонијан е запишан со равенката :

Ова може да се забележи од нерелативистичката приближност на Дирковата равенка.

Релативистичка исправка на кинетичката енергија[уреди | уреди извор]

Класична равенка за кинетичката енергија е : каде е импулсот и е масата на електрони. Сепак кога кје се рамисли за теоријата на природата и специјалната релативистичка теорија ,мора да користиме релативистичка форма на кинетичката енергија.

каде што првиот термин е вкупната релативистичка енергија, а вториот е останатата енергијa на електронот.(c е брзината на светлината) Проширувајќи го ова во Тајлеровите серии (посебни биномни серии) ќе најдеме

Потоа првaтa корекцијата на Хамилтон е

Користејќи се со оваа пречка ,можеме да ги пресметаме енергетските корекции поради релативистичките ефекти.

Каде што е смирена бранова функција. Од тука следува :

За водородниот атом , , and каде е боров радиус, e главен квантен број и е квантен број. Затоа првата корекција на водородниот атом е

каде искористивме:

Конечната пресметка за релативистичката корекција на основната состојва е : .

Спој на спин-орбита[уреди | уреди извор]

За водороден атом со протони , орбитанлно забрзување и електронски спин ,равенката на спин-орбитата е дадена со :

e масата на електронот , е вакум , е спин g-фактор. е растојанието на електронот до јадрото. Корекцијата на спин-орбита може да биде разбрана од страна на менувањето на стандардната референтна рамка (каде што електронот орбитрира околу јадрото) во едно место каде то електронот е во мирување ,а наместо тоа јадрото орбитрира.Во овој случај јадрата што орбитрираат со иста ефикасност ,генерираат магнетно поле.Сепак самиот електрон има магнетен момент поради неговиот вроден аголен момент.Двата магнетни вектори и меѓу кој постои одредена енергија која зависи од нивната релативна ориентација. Ова доведува до енергетска корекција:

Но тука постои и фактор 2,наречен Томасова прецесија , која доаѓа од релативистичката пресметка дека се враќа назад на рамката на електрони од рамката на јадрото. Од тука :

каде вредност за очекувањата на Хамилтон се :

Taка големината на спојувањето на спин – орбитралата е : . Напомена: На (n, l, s) = (n, 0,1 / 2) и (n, l, s) = (n, 1, -1 / 2) нивото на енергија, и нивото на фината структура се исти. Ако го земеме г-фактор да биде 2,0031904622, тогаш, пресметаното ниво на енергија ќе биде различно со користење на 2 како г-фактор. Само со користење на 2 како Г-фактор, може да одговараат на нивото на енергија во 1 само со приближување на релативистичката корекција.

Дарвинов Метод[уреди | уреди извор]

Дирковата равенка е дадена со :

Taка терминот на Дарвин влијае само на S-орбитата.На пример тоа му ја дава на 2s-орбитата истата енергија како на 2p-орбитата со подигање на 2s-состојбата за 9.057×105 eV.Терминот на Дарвин го менува ефективниот потенцијал на јадрото.Toа може да се истолкува како мачкање на електростатистичата интеракција помеѓу електроните и јадрото,или брзи квантни осцилации на електронот.Квантните флуктации овозможуваат создавање на виртуелни позитивни електрони кои се проценуваат со приципот на несигурност : .Растојанието кое честитките може да го поминат во текот на ова време е : -брановата должина на Комтон. Електроните на атомот комуницираат со парови. Ова ја дава позицијата на нестабилните електрони . Со користење на Тејлоровато проширување,ефектот врз потенцијалот може да се пресмета :

Во просек текот на флуктации : Го дава просечниот потенцијал : Приближно , Ова дава ужас на потенцијалот поради флуктациите:

Ако го уклучиме потенцијалот на Кулон кје се добие:

Целосен ефект[уреди | уреди извор]

Вкупниот ефект добиен со собирање на 3 компоненти е даден со::[1]

каде е вкупниот аголен момент( aко и ). Овој изра првпат бил употребен од А.Зомерфелд и е базиран на Боровата теорија.

[[1]]

New Microsoft Office PowerPoint Presentation.png

Види уште[уреди | уреди извор]

References[уреди | уреди извор]

  1. Berestetskii, V. B.; E. M. Lifshitz; L. P. Pitaevskii (1982). Quantum electrodynamics. Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-7506-3371-0. 

Додатни линкови[уреди | уреди извор]