Правила за подбор

От Уикипедия, свободната енциклопедия
Отидете на навигация Отидете на търсене

Правилата за подбор в спектроскопията са ограниченията и забраните за преходи между нивата на квантово-механична система с поглъщане или излъчване на фотон, наложени от законите за запазване и симетрията.

Диполни и многополюсни преходи

Оптичните преходи между нивата на квантовомеханична система се класифицират според тяхната мултиполност: диполни преходи, квадруполни преходи, октуполни преходи и т. н. Това са т. нар. електрически преходи. Освен това има магнито-диполни преходи и съответно магнито-квадруполни преходи и т. н. Обикновено диполните преходи по интензитет следват преди квадрупол, квадрупол преди октупол - колкото по-висок е мултиполът, толкова по-слабо взаимодейства квантово-механичната система със светлината. Но ако матричният елемент на диполния преход е нула, се наблюдават и преходи с по-висока многополярност . Магнито-диполните преходи са по-малко интензивни от електрическите диполни преходи, но по-интензивни от електрическите квадруполни преходи. Съответно електрическите квадруполни преходи са по-интензивни от магнито-квадруполните преходи, а тези от своя страна са по-интензивни от електрическите октуполни и т.н.

Конвенционалните спектроскопски обозначения на преходите са, както следва: E1 - електрически диполен преход, E2 - електрически квадруполен преход, E3 - октупол и др .; M1 - магнито-диполен преход, M2 - магнито-квадруполен преход и др.

Матричният елемент на диполния преход се дефинира като , където вълновата функция на първоначалното състояние на системата, и Е вълновата функция на крайното състояние на системата в обозначението на векторите на бюст и кет , e е зарядът на електрона и - радиус вектор. По аналогия се определя матричният елемент на магнитно-диполния преход, а именно , където - спин оператор, - оператор на орбитален ъглов момент.

Преходите между нивата се наричат разрешени преходи, ако матричният елемент на диполния преход е различен от нула. В този случай спектралните линии са интензивни. Преходите между нивата се наричат забранени преходи, ако матричният елемент на диполния преход е нула. Въпреки името, забранените преходи могат да възникнат поради по-висок мултипол или в присъствието на трети тела. Техният спектрален интензитет е по-нисък.

Хармоничен осцилатор

Разрешените преходи на хармоничния осцилатор отговарят на правилото за избор:

,

където n f и n i са квантовите числа на крайното и началното състояние, съответно. Тоест, преходи могат да се случват само между съседни състояния. Като се има предвид, че състоянията на хармоничния осцилатор са на еднакво разстояние, това води до съществуването на една линия в спектъра на излъчване или абсорбция.

Магнитно квантово число

За магнитното квантово число

...

Светлината, която се излъчва при преминаване от , е линейно поляризиран . При преходи от се излъчва кръгово поляризирана светлина.

Квантовото число на общия момент

За квантовото число на общия момент на многоелектронната система

...

Освен това са забранени преходи между състояния, при които и двете квантови числа на общия ъглов импулс са равни на нула.

Орбитално квантово число

За орбиталното квантово число

...

Ако говорим за многоелектронни системи в атоми, тогава трябва да се вземат предвид следните правила за подбор:
1. Преходите между термини с различна кратност са забранени.
2. Магнито-диполните преходи са забранени при промяна на радиалното квантово число .
3. Преходите EL имат паритет (-1) L , преходите ML - (-1) L + 1 .
4. За преходите EL и ML неравенството ,където - промяна в орбиталното квантово число, и - начален и краен пълен момент.

литература

  • Билий М.У. Атомна физика ( неуточнена ) . - Киев: Училище Вища, 1973.
  • Сърбо В.Г., Хриплович И.Б. Квантова механика. НСУ, 2008 .-- 274 с.