ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Атом водорода с учетом спина электрона из "Квантовая механика" В 38 и 39 было исследовано движение электрона в кулоновском поле ядра без учета спина электрона. Исследуем теперь. это движение на основе уравнения Дирака с учетом релятивистских поправок порядка (v/ ) . Сравнивая полученные результаты с решениями 38 и 39, можно будет оценить роль спина электрона в атоме водорода. [c.309] Из формулы (67,14) следует, что релятивистские эффекты при учете членов порядка v ) приводят к расщеплению п -кратно вырожденного уровня нерелятивистской теории Шредингера для частицы без спина. Теперь, кроме главного квантового числа п, уровни энергии зависят от квантового числа / = /2. /г,. . . , определяющего полный момент количества движения электрона в атоме. Энергия зависит только от квантового числа / и не зависит от /. Поэтому пары уровней, имеющие одинаковые пи/ при I — 1 721 остаются вырожденными. Такое двукратное вырождение энергетических уровней сохраняется и при точном решении уравнения Дирака (см. 68) в кулоновском поле. В связи с тем, что при учете спина электрона появляется новая степень свободы, оОще число энергетических состояний, соответствующих одному главному квантовому числу п, равно 2п , что в два раза превышает число состояний частицы без спина. [c.312] Состояния, обладающие одинаковой энергией, подчеркнуты. [c.312] Примерно на 107о от величины тонкой структуры. Объяснение относительного смещения уровней 2sy и 2pi/ названного лэмбов-ским смещением, было дано квантовой электродинамикой. Оказалось, что это расщепление в основном обусловлено радиационными поправками (взаимодействие электрона с вакуумом). Небольшие дополнительные поправки вызываются конечными размерами и внутренней структурой ядра. Учет всех этих эффектов приводит к прекрасному согласию теории с экспериментом (см. [51]). [c.314] При вычислении релятивистских поправок, приводящих к тонкой структуре энергетического спектра электронов в атоме, мы считали поле атомного ядра центральным электрическим полем. Однако ядро атома водорода и многих других атомных ядер обладает магнитным моментом. Взаимодействие магнитных моментов электрона и ядра приводит к расщеплению вырожденных (по проекции полного момента атома) энергетических уровней атома. [c.314] Поскольку ядерный магнитный момент примерно в 10 раз меньше орбитального магнитного момента электрона, то расщепление уровней, обусловленное магнитным моментом ядра, будет примерно в 10 раз меньше расщепления, вызываемого спин-орбитальным взаимодействием (тонкая структура). В связи с этим расщепление уровней энергии, обусловленное магнитным моментом ядра, называют сверхтонким расщеплением. Измерение сверхтонкого расщепления энергетичес1 их уровней атома является одним из методов измерения спинов и магнитных моментов атомных ядер. [c.314] Вернуться к основной статье