|
|
|
| Межотраслевая Интернет-система поиска и синтеза физических принципов действия преобразователей энергии | |
Стартовая страница |
О системе |
Технические требования |
Синтез |
Обучающий модуль |
Справка по системе |
Контакты |
 | Триплет спектральный |
 | |
Анимация
0
Описание
Спектральные триплеты характерны для оптических спектров атомов, имеющих два электрона во внешней электронной оболочке и для химически устойчивых молекул, имеющих четное число электронов, в возбуждённом состоянии.
Взаимодействие внутриатомных частиц, зависящее от значений и взаимной ориентации их орбитального и спинового моментов импульса (спин-орбитальное взаимодействие) приводит к так называемому тонкому (в рассматриваемом случае - триплетному) расщеплению уровней энергии системы. Расщепление энергетического уровня на три подуровня происходит в случае, если полный орбитальный момент импульса равен:
L = h/2p,
где h - постоянная Планка;
m0 - магнетон Бора;
S - полный спин,
Орбитальный магнитный момент
при S = 0, или:
S = h/2p.
Спиновый магнитный момент 
при любом L.
Каждый подуровень характеризуется квантовым числом J полного момента импульса электрона:
J = L + S.
Разности энергий между соседними подуровнями триплета удовлетворяют правилу интервалов Ланде:
EJ - EJ +1 = AЧJ,
где A - постоянная спин-орбитального взаимодействия, зависящая только от L и S.
Спин-орбитальное взаимодействие и, в частности, триплетное расщепление энергетических уровней, в полуклассическом представлении можно описать следующим образом.
Электрон обладает собственным моментом импульса (спином), с которым связан спиновый магнитный момент. Электрон движется вокруг ядра по некоторой орбите. Токи, связанные с орбитальным движением электрона и с его спином, взаимодействуют: каждый создаёт магнитное поле, действующее на другой ток. Электрон получает дополнительную энергию, обусловленную этим взаимодействием и зависящую от ориентации спинового магнитного момента. Проекция спинового магнитного момента системы из двух электронов на направление вектора магнитной индукции поля ядра может принимать три значения, что приводит к триплетному расщеплению энергетических уровней.
Как правило, разность энергий между верхним и средним энергетическими уровнями триплета вдвое больше разности энергий между средним и нижним уровнями (правило интервалов). Например, для кальция средняя линия триплета излучается на длине волны 657 нм, а соответствующие разности энергий равны 6,63Ч10 -21 Дж и 3,32Ч10 -21 Дж.
Спин-орбитальное взаимодействие - релятивистское явление, при его описании необходимо учитывать слагаемые порядка:
v2/c2,
где v - скорость электрона;
с - скорость света в вакууме.
При взаимодействии с возбуждающим электромагнитным излучением оптического диапазона или при другом возбуждении атома или молекулы (термическом, с помощью электрического разряда и т.д.), испускается свет, длина волны которого определяется разностью энергий основного состояния и трёх уровней, соответствующих триплетному состоянию.
Ключевые слова
Разделы наук
Атомная физика, излучение и поглощение энергии атомами и молекулами
Излучение и детектирование светаКвантовая механика
Релятивистская механика
Применение эффекта
Пример использования в технике - определение по спектру излучения наличия определённого вещества.
Для определения наличия в составе исследуемой пробы определённого вещества, которое состоит из атомов, имеющих два электрона во внешней электронной оболочке, или из химически устойчивых молекул, имеющих четное число электронов, в возбуждённом состоянии, возбуждается оптическое излучение, например, с помощью электрического разряда в парах этой пробы. По спектру испускания пробы, в частности, по наличию характерных триплетных линий определяют наличие определяемого вещества.
Реализации эффекта
Фосфоресцирующие шкалы приборов
Пример технической реализации - фосфоресцирующие шкалы приборов.
В краску, которая используется для нанесения шкал приборов, добавляют люминофор, представляющий собой вещество, для которого характерны триплетные спектры, а следовательно, фосфоресценция под действием света. В тёмное время шкалу освещают маломощной лампочкой, закрытой ультрафиолетовым фильтром. Наблюдение шкалы осуществляется в зелёном диапазоне. Используя обычный спектрометр оптического диапазона (желательно дифракционный, с достаточно хорошим разрешением), можно наблюдать расщепление линий в триплеты.
Литература
1. Физика. Большой энциклопедический словарь / Гл. ред. А.М. Прохоров. 4е изд.- М.: Большая Российская энциклопедия, 1998.- С.824.
2. Борн М. Атомная физика / Под ред. Б.В. Медведева. Пер. с англ.- М.: Мир, 1970.- С.500.
3. Фано У., Фано Л. Физика атомов и молекул / Под ред. Л.И. Пономарёва. Пер. с англ.- М.: Наука, 1980.- С.656.
4. Ельяшевич М.А. Атомная и молекулярная спектроскопия.- М.: Эдиториал УРСС, 2001.- С.896.
5. Физические величины. Справочник / Под ред. И.С.Григорьева, Е.З.Мейлихова.- М.: Энергоатомиздат, 1991.- С.1232.
| Стартовая страница О системе Технические требования Синтез Обучающий модуль Справка по системе Контакты | |
 |
|
| Copyright © 2008 РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина | |