Какие виды связи существуют в сложных атомах? В чем их различие?

Какие виды связи существуют в сложных атомах? В чем их различие?

Оказывается, наиболее важной и распространенной является так называемая нормальная связь, или связь Рессель-Саундерса. Эта связь заключается в том, что орбитальные моменты электронов взаимодействуют между собой сильнее, чем со спиновыми моментами. Аналогично ведут себя и спиновые моменты. Вследствие этого все орбитальные моменты складываются в результирующий орбитальный момент ML, а спиновые — в результирующий спиновый момент MS. А затем взаимодействие ML и MS определяет суммарный момент MJ атома:

Такой вид связи, как правило, присущ легким и не слишком тяжелым атомам.

Однако нормальная связь является не единственно возможной. Это только один из крайних случаев связи. Другой крайний случай так называемая j-j связь, когда спин-орбитальное взаимодействие у каждого электрона оказывается основным. В этом случае суммарный момент атома𝑀𝐽 = ∑𝑗𝑀𝑗, т. е. равен сумме отдельных спин-орбитальных моментов Мj. Такая связь встречается у тяжелых атомов, но достаточно редко. В основном же осуществляются более сложные промежуточные виды связи.

Каким образом и для чего вводится понятие терма атома? Что оно означает?

В случае нормальной связи вводится понятие терма атома, который полностью характеризует энергетическое состояние всего атома в целом, термы принято обозначать символами:

Где ν=2S+1 – мультиплетность, J – квантовое число полного момента. Отличие с обозначением, введенными для электрона лишь в том, что малые буквы s и j заменены на соответствующие большие S и J. Приведем примеры термов систем с двумя электронами. Здесь возможны два случая: S = 0 (спины электронов противоположны) и S = 1 (спины сонаправлены). В первом случае J = L и 2S + 1 = 1, т. е. все термы — синглеты. Во втором случае 2S + 1 = 3, т. е. все три терма — триплеты. Сказанное сведено для наглядности в таблицы 2 и 3.

У некоторого атома значение результирующего квантового числа S спинового момента равно 2. При этом значение квантового числа L результирующего орбитального момента равно 3. Написать все возможные термы.

ν=2S+1=2*2+1=5

J=5; 4; 3; 2; 1
, , ,

4) Каков физический смысл «правил отбора»? Возможен ли в принципе переход с ΔL=2?

Следует отметить, что мультиплетность v дает количество подуровней только в случае S < L (в случае же S > L, число подуровней равно 2L + 1). Следует также помнить, что не все термы, формально получаемые с помощью векторной модели сложения, реализуются в реальных атомах. Для детального анализа возможности существования того или иного состояния, нужно рассматривать более подробно строение электронной оболочки атома. Следует отметить, что не все переходы между термами возможны. Эти переходы должны подчиняться правилам отбора. Эмпирически было установлено, что при нормальной связи в сложных атомах правила отбора для квантовых чисел L, S, J таковы:

При этом, однако, переход J = 0 → J = 0 запрещен. Указанные правила отбора обоснованы квантовой теорией и не всегда являются достаточно жесткими. Напомним, суть этих правил в том, что только при таких изменениях квантовых чисел L, S, J вероятность переходов является существенной

Рис. (2.3 - последний) - гиромагнитное отношение.

Какие виды связи существуют в сложных атомах? В чем их различие?

Оказывается, наиболее важной и распространенной является так называемая нормальная связь, или связь Рессель-Саундерса. Эта связь заключается в том, что орбитальные моменты электронов взаимодействуют между собой сильнее, чем со спиновыми моментами. Аналогично ведут себя и спиновые моменты. Вследствие этого все орбитальные моменты складываются в результирующий орбитальный момент ML, а спиновые — в результирующий спиновый момент MS. А затем взаимодействие ML и MS определяет суммарный момент MJ атома:

Такой вид связи, как правило, присущ легким и не слишком тяжелым атомам.

Однако нормальная связь является не единственно возможной. Это только один из крайних случаев связи. Другой крайний случай так называемая j-j связь, когда спин-орбитальное взаимодействие у каждого электрона оказывается основным. В этом случае суммарный момент атома𝑀𝐽 = ∑𝑗𝑀𝑗, т. е. равен сумме отдельных спин-орбитальных моментов Мj. Такая связь встречается у тяжелых атомов, но достаточно редко. В основном же осуществляются более сложные промежуточные виды связи.