Символы атомных терминов используются для обозначения углового момента электронных состояний атома и обычно записываются как
Однако иногда встречаются терм-символы, которые не вписываются в эту схему, так как имеют полуцелое " ", такие как
Кроме того, иногда можно увидеть еще более странных зверей с буква и полуцелое число в квадратных скобках, например ( пример )
Ни один из этих типов терминов-символов не упоминается в обычных учебниках по квантовой механике даже мимоходом, хотя состояния время от времени появляются. Что означают эти термины-символы и как их интерпретировать?
Эти состояния представляют собой промежуточные схемы связи, находящиеся на полпути между обычными сцепление и более экстремальные связь, которая происходит в более тяжелых атомах, где релятивистские эффекты означают, что спин-орбитальная связь для каждого отдельного электрона может соответствовать или превышать орбитальную связь между различными электронами. Промежуточные схемы соединения находятся между ними, с связь для ядра, которая является более релятивистской, но муфта для внешней оболочки, где в этом нет необходимости.
Наиболее четкое объяснение того, что представляют собой различные связи и как они обозначаются, которое я нашел, содержится в руководстве NIST « Атомная спектроскопия: сборник основных идей, обозначений, данных и формул » и, в частности, в главе 9: обозначения для различных схемы связи , хотя Р.Д. Коуэн в теории атомной структуры и спектров также рассматривает это.
В общем, это не рассматривается глубоко, потому что состояния с такими связями относительно редки. Копание в схемах уровней нижних рядов таблицы Менделеева обнаруживает много -связанные уровни, значительная часть муфты и лишь небольшое количество промежуточных муфт. Однако они появляются в некоторых более разумных местах, включая все валентно-возбужденные состояния неона .
Промежуточные состояния связи обычно используются для возбужденных состояний, в которых есть ядро с ненулевым угловым моментом и внешняя оболочка с достаточно хорошо определенным полным спином, т. е. для которых общий спин внешней оболочки является относительно хорошим квантовым числом, или в другими словами, в основном коммутирует с гамильтонианом. Это случается довольно редко, поэтому нет особого смысла обучать схемам промежуточной связи вне специальных учебников по атомной спектроскопии. Тем не менее, эти состояния время от времени становятся актуальными — в основном благодаря квантовой информации и схемам квантовой метрологии больших ионов — поэтому полезно знать, что они существуют и примерно как они работают.
Существует четыре основных схемы соединения:
Кроме того, промежуточные схемы связи также иногда обозначают в виде , с быть буквой и полуцелое или целое число. (Для примера с целым числом , посмотреть состояние здесь .) Таким образом, два состояния из вопроса, а также , являются одним и тем же состоянием в разных обозначениях.
Чтобы увидеть, как работают эти символы терминов, давайте проработаем состояния в вопросе. Иттербий — это большой атом, находящийся в конце секции лантанидов периодической таблицы, и он имеет конфигурацию в основном состоянии , поэтому его катион из него вырван один электрон с конфигурацией основного состояния . Рассматриваемое состояние является возбужденным состоянием; точнее, он имел один из электроны удалены и помещены в оболочка. На странице уровней энергии NIST указана конкретная конфигурация того, как это происходит:
Итак, вокруг куча электронов — всего пятнадцать — но сначала они соединяются в оболочки, а затем оболочки соединяются.
Вместо этого вы сначала связываете полный угловой момент оболочка, , с орбитальным угловым моментом электронов, чтобы дать промежуточный угловой момент
Я должен отметить, что это не единственный способ связи угловых моментов, который приводит к терм-символам вида . Это состояние иттербия происходит от муфта (также называемая или же ), потому что вы сначала фокусируетесь на общем внутренней оболочки, но есть и (иначе ) связи, где вместо этого вы сначала сосредотачиваетесь на полном орбитальном угловом моменте обеих оболочек, муфта а также , затем вы присоединяетесь к этому внутреннему вращению делать , и, наконец, вы пара к внешнему вращению чтобы сделать полный угловой момент как и в предыдущей схеме.
Чтобы отличить, когда это используется схема (в отличие от схеме) нужно смотреть на электронную конфигурацию, в которой есть нужная информация. Чтобы увидеть это в действии, рассмотрим первый пример из сборника NIST, который они обозначают как
Итак, откуда вы знаете, что это произошло, вместо схему я показывал раньше? Важным моментом является то, что член внутренней оболочки, , записывается без четко определенного отмечены. В нотации NIST этому способствует промежуточное значение для , но эта помощь не всегда может присутствовать. Конечно, это сложная нотация, но она продиктована тем фактом, что существует множество возможных взаимосвязей и множество состояний для отчета, поэтому вам нужна краткая нотация, даже если она немного неясна.
К тому времени, когда у вас возникнут проблемы с различением а также схемы, однако, мы надеемся, что вы будете достаточно глубоко погружены в учебники по атомной спектроскопии, чтобы вы могли ориентироваться в этом лучше, чем Интернет может вам рассказать.