Связь с угловым моментом
-
Связь углового момента
- Процедура построения собственных состояний полного углового момента из собственных состояний отдельных угловых моментов
- Важна в атомной спектроскопии, квантовой химии и модели ядерной оболочки
-
Сохранение углового момента
- Принцип, согласно которому общий угловой момент системы имеет постоянную величину и направление
- Угловой момент сохраняется в сферически симметричном потенциальном поле и изотропном пространстве
- Оператор углового момента коммутирует с гамильтонианом системы
-
Примеры сохранения углового момента
- Атом: электроны испытывают только кулоновскую силу ядра, орбитальный момент импульса l каждого электрона сохраняется
- Жесткий ротор: обладает четко определенным, не зависящим от времени угловым моментом
-
Связь углового момента в атомах
- Два электрона в атоме гелия: при взаимодействии электрон-электрон сохраняется полный орбитальный угловой момент L
- Общее квантовое число орбитального углового момента L ограничено целыми значениями
-
Связь угловых моментов в квантовой механике
- Связь между угловыми моментами, принадлежащими разным гильбертовым пространствам одного объекта
- Суммарный (орбитальный плюс спин) угловой момент также ограничен полуцелыми значениями
-
Спин-орбитальная связь
- Слабое магнитное взаимодействие между спином частицы и её орбитальным движением
- Разделение энергии внутренних состояний атома
- В физике твердого тела приводит к расщеплению энергетических зон
-
Соединение LS
- В легких атомах спины электронов взаимодействуют, образуя суммарный спиновый угловой момент S
- Орбитальные угловые моменты также объединяются, образуя суммарный орбитальный угловой момент L
- Взаимодействие между L и S называется связью Рассела-Сондерса или LS-связью
- В больших магнитных полях эти два импульса разделяются, что приводит к эффекту Пашена-Обратный эффект
-
Муфта jj
- В более тяжелых атомах ситуация иная
-
Спин-орбитальные взаимодействия
- В атомах с большими ядерными зарядами спин-орбитальные взаимодействия могут быть такими же сильными, как спин-спиновые или межорбитальные.
- Орбитальный угловой момент θi стремится объединиться с индивидуальным спиновым моментом si, создавая суммарный угловой момент ji.
- Эти моменты соединяются, образуя общий угловой момент J, известный как jj-связь.
-
Спин-спиновая связь
- Спин-спиновая связь связывает собственный угловой момент (спин) различных частиц.
- J-связь между ядерными спинами важна для спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР).
- Спин-спиновая связь между ядерным и электронным спином ответственна за сверхтонкую структуру атомных спектров.
-
Условные обозначения терминов
- Условные обозначения используются для представления состояний и спектральных переходов атомов.
- Правила выбора условных обозначений учитывают сохранение углового момента.
- Фотон имеет спин 1, и при переходе с испусканием или поглощением фотона атом должен изменить состояние для сохранения углового момента.
-
Релятивистские эффекты
- В очень тяжелых атомах релятивистское смещение энергий усиливает эффект спин-орбитальной связи.
- Диаграммы молекулярных орбит урана должны включать релятивистские символы.
-
Ядерная связь
- В атомных ядрах спин-орбитальное взаимодействие сильнее, чем в атомных электронах.
- В модели ядерной оболочки самым низким энергетическим состоянием является ℓ + s, а не L − S.
- Нуклоны в ℓ + s и ℓ — s состояниях считаются вырожденными.