Эксперимент Франка-Герца, какой переход происходит?

Согласно списку уровней от NIST , основное состояние ртути имеет квантовые числа.$^1S_0$(с электроном на 6-й оболочке). Обычно мне приходится искать, как читать эти символы:$^1$говорит вам, что это спин-синглет,$S$говорит вам, что орбитальный угловой момент$L=0$, и$_0$сообщает вам значение квантового числа полного углового момента$J$. Первые возбужденные состояния$^3P$триплет (спиновый триплет,$L=1$) с

$$\begin{align} \begin{array}{cc} J & \text{Wavenumber }\mathrm{(cm^{-1})} & \text{Energy (eV)} \\ \hline 0 & 37\,600 & 4.66 \\ 1 & 39\,400 & 4.88 \\ 2 & 44\,000 & 5.45 \end{array} \end{align}$$ Правила выбора для атомарных переходов запрещают переходы, где $J$идет от нуля до нуля. В переходах, опосредованных фотонами, это довольно легко понять: фотон должен унести одну единицу углового момента. (Вы можете иметь переходы с $\Delta J=0$для ненулевого $J$; в этом случае вы можете себе представить, что ориентация $m_J$спина атома должно измениться.) По-видимому, те же самые правила применяются к столкновительным переходам, наблюдаемым в эксперименте Франка-Герца, — иначе вы могли бы возбудить $^3P_0$первое возбужденное состояние, а энергия будет равна $4.7\rm\,V$. Очень интересное наблюдение!

В своем вопросе вы спрашиваете,

не будет ли это состояние занято другими электронами?

Здесь ответ нет. В том же списке уровней вы можете видеть, что конфигурация основного состояния$5d^{10}({}^1S)6s^2$, а первые возбужденные состояния имеют$5d^{10}({}^1S)6s6p$(поверх ксеноноподобного ядра из 54 инертных электронов).