Правила отбора для спина

Этот вопрос уже задавался в разных формах. [См.: 1) Правило выбора ΔS=0: Почему фотон не взаимодействует со спином электрона? 2) Взаимодействует ли фотон со спином электрона?] .

Я постараюсь дать вам краткое изложение очень хороших моментов, поднятых.$\Delta S = 0$на самом деле не является обязательным правилом. По сути, в полуклассической модели света, где вы рассматриваете колебания электрических и магнитных диполей, только магнитные диполи могут изменить спин электрона. Этот процесс называется «спин-флип». Это тот же механизм для знаменитого астрономического предела Hydrogen 21 см. Это хорошо известный случай переворота спина, когда правило выбора фактически не работает. На самом деле переворот спина вполне возможен и наблюдается в спектрах ФЛ многих материалов, хотя вам потребуется импульс высокой интенсивности (очень короткой длительности), поскольку магнитные дипольные взаимодействия очень слабы по сравнению с электрическими дипольными взаимодействиями (потому что в ранее скорость ограничивалась скоростью света — читайте «Постоянная тонкой структуры в водороде»).

Поэтому в оптических процессах обычно рассматривают только более сильные по силе электродипольные взаимодействия, и в этом случае, как видите, правило отбора по спину$\Delta S = 0$это очень верно.

$\newcommand\bs\boldsymbol$Отметим, что спин$S$атома - это сумма угловых моментов вращения всех электронов (и ядер) в атоме, как указано

Чаще всего правила отбора помогают уточнить, что происходит с атомом при взаимодействии с фотоном, имеющим спиновый угловой момент нормы$\sqrt{2}\hbar$, а проекция$\pm\hbar$. ( Орбитальный угловой момент фотона выходит за рамки, необходимые для атомной физики.)

Когда атом поглощает/испускает фотон,$orbital$угловой момент$\bs{L}$изменяется, но спин- орбитальный угловой момент$\bs{S}$не меняется, и полный угловой момент сохраняется. Это то, что мы подразумеваем под$\Delta \bs{S} = 0, \Delta \bs{L} = \pm 1$.