Спинов и орбитального движений взаимодействие

Так же как и электроны, протоны и нейтроны обладают спином (х), имеющим значение + /2 и — /2- В отличие от электронов для ядерных частиц характерно сильное спин-орбитальное магнитное взаимодействие, и полный момент количества движения / (третье квантовое число нуклона) определится суммой орбитального и спинового моментов / = /- -5. Так как орбитальный и спиновый моменты являются векторами, то в зависимости от их направления (рис. 19) они складываются / = / + /2 или вычитаются I — I — /а- В поле ядра происходит расщепление нуклонных уровней на подуровни с различным числом нуклонов, а именно 2/+ 2 (при /=/+72) и 21 (при j — I — /2). Например, в /-уровне (I = 3) 14 протонов или нейтронов распределяются по подуровням так 8 (при / = 3 + 7г = 7г) и 6 (при / = 3 — /2 = /2) Энергия связи нуклонов [c.153]

Кроме того, если пренебречь спин-орбитальным взаимодействием (и другими релятивистскими эффектами),—а для не сильно возбужденных состояний атомо начала и середины Периодической системы это вполне разумное допущение, — то интегралами движения (из числа моментов импульса) оказываются следующие три величины. [c.91]

Спин-орбитальная связь. Спин-орбитальная связь появляется в результате взаимодействия снинового магнитного момента электрона с магнитным полем, возникающим в результате орбитального движения электрона. Рассмотрим круговое движение электрона по орбитали с радиусом г вокруг ядра с зарядом 2е. В системе координат, связанной с электроном, вращается ядро со скоростью, равной скорости вращения электрона, но только в противополож- [c.228]

Правило отбора по спину (А8 = 0), казалось бы, должно быть универсальным, так как не учитывает симметричность рассматриваемой молекулы. Однако запрещенные по спину переходы часто наблюдаются на практике. Это правило отбора также основано на предположении о независимости волновых функций, а точнее, независимости спиновой и пространственной составляющих электронной волновой функции. Воздействие на электрон магнитного поля, возникающего при смешении относительно него (электрона) положительно заряженных ядер, приводит к смешиванию спиновой и орбитальной компонент, т. е. к спин-орбитальному взаимодействию. Таким образом, представление о чисто спиновых состояниях необходимо модифицировать, вводя обмен спинового момента с орбитальным. Например, состояние, формально описываемое как синг-летное, может в действительности иметь некоторые признаки триплетного, тогда как формальный триплет обладает некоторыми характеристиками синглета. Тогда переходы между синглетами и триплетами можно рассматривать как переходы между чисто синглетными и триплетными компонентами смешанных состояний. Поскольку спин-орбитальное взаимодействие связано с движением ядер, его величина резко возрастает с увеличением заряда ядра ( 2" ). Таким образом, в случае тяжелых ядер запрещенные по спину переходы проявляются сильнее. Хорошим примером является резонансное излучение ртути. (Термин резонансное излучение относится к испусканию при переходе с первого возбужденного состояния в основное резонансное поглощение и повторное излучение также могут наблюдаться в этом случае.) Основное состояние ртути — это 5о, а первый возбужденный синглет — Рь Переходы [c.41]

По классическим представлениям, взаимодействие внешнего магнитного поля со спиновым магнитным моментом электрона приводит к прецессии последнего вокруг направления внешнего магнитного поля. Через спин-орбитальное взаимодействие прецессирующий спиновый магнитный момент увлекает за собой орбитальный магнитный момент, индуцируя орбитальное движение в плоскости, перпендикулярной внешнему полю. Орбитальное движение вносит свой вклад в суммарный магнитный момент электрона, приводя к отклонению величины ё от да. При этом -фактор описывается следующим выражением [c.10]

Спин-орбитальная связь. Спин-орбитальная связь, благодаря которой осуществляется взаимодействие между спиновым и орбитальным магнитными моментами, появляется в результате взаимодействия спинового магнитного момента электрона с магнитным полем, возникающим в результате орбитального движения электрона. Рассмотрим круговое дви кение электрона по орбитали с радиусом г вокруг ядра с зарядом г. В системе координат, связанной с электроном, вращается ядро со скоростью, равной скорости вращения электрона, но только в противоположном направлении. Такое вращение эквивалентно электрическому току 2вь, где о — вектор скорости. В точке расположения электрона возникает магнитное поле напряженностью [c.12]

Теперь рассмотрим спин. Спин практически не взаимодействует с орбитальным движением частиц. Частица сохраняет свое собственное свободное [c.39]

Спиновое расщепление. Поскольку у молекулы типа асимметричного волчка не может быть электронного орбитального момента количества движения, спин-орбитальное взаимодействие вообще слабое, подобно взаимодействию в линейных молекулах в случае связи Ь по Гунду. Если суммарный спин 5 = /2, т. е. в случае дублетных состояний, то два подуровня могут быть описаны формулами [c.151]

T i/5 о-интеркомбинационная конверсия (ИКК). Вследствие сильного спин-орбитального взаимодействия ИКК обеспечивает эффективное заселение (Зл)(7,)-состояния бирадикала. Движение по T ППЭ ведет к переходному состоянию (ПС2), соответствующему разрыву С—С-связи и образованию молекул формальдегида в основном и триплетно-возбуж-денном состояниях (см. рис. 3.2). ПС2 локализовано также на (Зя)(5,) ППЭ [97], причем энергия синглетного ПС2 на 13.4 кДж/моль выще энергии (Зп) n j, что хорощо согласуется с экспериментально наблюдаемым распределением (3п)/ (3я) продуктов реакции. [c.194]

СПИН-ОРБИТАЛЬНОЕ ВЗАИМОДЁЙСТВИЕ, взаимодействие между магн. моментами, связанными со спиновыми и орбитальными моментами кол-ва движения электронов и ядер в квантовой системе-атоме, молекуле, кристалле и т.п. С.-о.в. обусловливает вклад в энергию системы, к-рому отвечают три слагаемых гамильтониана в ур-нии Шредингера. Первое слагаемое связано с магн. полем, возникающим при перемещении электрона относительно ядра в электрич. поле ядра и действующим на спиновый магн. момент второе-с магн. полем, возникающим при движении данного электрона в электрич. поле всех остальных электронов, третье-с взаимод. спинового магн. момента данного электрона с маги, полями, создаваемыми всеми остальными электронами при их движении. [c.402]

В случае пренебрежения неэлектростатическими взаимодействиями в полном гамильтониане (5.2) не учитываются члены. З внешн и 5 внутр, Т. е. вклады, связанные с существованием спинов электронов и ядер, а также с влиянием внешних полей. Это приближение используется почти во всех методах квантовой химии. Исследование спин-спиновой связи (взаимодействие между магнитными диполями двух заряженных частиц, обусловленными их спиновым движением) и спин-орбитальной связи (взаимодействие между магнитными диполями заряженных частиц, обусловленными спиновым и орбитальным движениями) имеет значение прп исследовании тонкой структуры атомных термов. Величина этих эффектов возрастает с увеличением порядкового номера элемента. К рассмотрению гамильтониана внешн мы обратимся при исследовании влияния внешних полей на молекулярную систему (при интерпретации спектров ЯМР и ЭПР). [c.87]

Спин-орбитальное взаимодействие. Существует взаимодействие между спиновым магнитным моментом электрона (харак-теризуемым квантовым магнитным числом Шз= 12) и магнитным моментом, обусловленным орбитальным движением электрона. Чтобы понять этот эффект, предположим, что ядро движется вокруг электрона (аналогично тому, как человеку на Земле представляется, будто Солнце движется по небу). Подобное рассмотрение поможет нам выяснить влияние движения на электрон. Модель с заряженным ядром, движущимся по окружности вокруг электрона, эквивалентна модели, где электрон помещен в центр проволочного контура, по которому пропускается ток. Подобно тому как движущийся заряд в соленоиде создает магнитное поле в центре, описанное выше орбитальное движение вызывает появление магнитного поля вокруг электрона. Возникающее магнитное поле взаимодействует со спиновым магнитным моментом электрона, что и соответствует спин-орбитально-му взаимодействию. Орбитальный момент может либо дополнять спиновый момент, либо быть противоположным ему, что приводит к появлению двух состояний, различающихся по энергии. Вследствие этого происходит расщепление дважды вырожденного энергетического состояния электрона (характеризовавшегося выше спиновыми квантовыми числами 7г) с понижением энергии одного состояния и повышением энергии другого состояния. Всегда, когда электрон может находиться на вырожденных орбиталях, допускающих циркуляцию вокруг ядра, возможно подобное взаимодействие. Так, например, если электрон может занимать с1у1- и -орбитали иона металла, стано- [c.162]

Это правило [47], известное как правило сохранения спина Вигнера, хоропю выполняется только для относительно легких атомов, в которых взаимодействия между электронным орбитальным движением и электронным спином не сильные. Однако экспериментальное доказательство пока в сильной степени противоречит этому. Так, было показано [48], что неупругие соударения нормального и возбужденного атомов Не, напрпмер Не (л1 Р) + Не (11 S) - Не (li.S)4-He (n D) имеют нормальный фактор частоты. Более подробно этот вопрос освещен в работе [40]. [c.229]

При учете спин-орбитального взаимодействия моменты и 5 по отдельности уже не сохраняются, интегралом движения остается лишь полный момент I. Но мы пока будем пренебрегать спин-орбитальным взаимодействием (точнее, считать его,,пренебре-жимо малым по сравнению с электростатическим) и рассматривать I и 8 как сохраняющиеся величины модель Ь8-связи). [c.92]

Теоретические расчеты вероятностей превращения энергии электронного возбуждения в колебательную, вращательную и поступательную энергию требуют детального знания нескольких потенциальных поверхностей и динамического исследования характера движения системы атомов. На фоне такой довольно общей задачи исключение представляют квазирезонансные процессы превращения одного или двух квантов молекулы в энергию электронного возбуждения — чаще всего возбуждепия тонких состояний атомов при большом спин-орбитальном взаимодействии. Одним из таких подробно [c.104]

Заметное влияние на энергию терма оказывает спин-орбитальное взаимодействие. Как орбитальный, так и спиновый механические моменты С и S обусловливают наличие у атома соответствующих магнитных моментов и тем самым наличие суммарного магнитного момента атома. Движение электрона в атоме аналогично круговому электрическому току, который порождает магнитный момент. Орбитальным магнитным моментом обладают все атомы с Ь Ф О, а спиновым — с 8 Ф 0. Магнитные моменты, орбитальный и спиновый, взаимодействуют (спин - орбитальное взаимодействие), благодаря чему энергия атома отличается от той, которая была бы в отсутствие взаимодействия, соответствующие термы атома расщепляются на компоненты, различающиеся по энергии. Это расщепление можно описать, используя векторную схему. Вектор 5 ориентируется в поле вектора i по правилам квантования 25 + 1 способом. Векторы i и 5 образуют полный момент количества движения атома У = /, -Ь [c.40]

Спин-спиновую связь ядер рассматривают иногда как суммарный результат трех эффектов взаимодействия ядер и электронов. Во-первых, магнитный момент ядра оказывает воздействие на электрическое поле, обусловленное орбитальным движением электронов, а это поле, в свою очередь, взаимодействует с магнитным моментом другого ядра. Во-вторых, имеет место взаимодействие магнитных диполей, в котором участвуют не только ядра, но и электроны. И, наконец, учитывая симметрию атомных s-op-биталей, надо иметь в виду отличную от нуля электронную спиновую плотность на ядрах — так называемое контактное взаимодействие Ферми. При спин-спиновой связи протонов именно это взаимодействие является наиболее важным. [c.29]

Отклонение -фактора Ag от чисто спинового значения, обусловленное спин-орбитальной связью, может быть как отрицательным, так и положительным. Оно тем больше по абсолютной величине, чем сильнее спин-орбитальное взаимодействие возрастает, например, с увеличением порядкового номера элемента, и чем меньше АЕ уровней, между которыми происходит переход. Приложенное внешнее магнитное поле Ввнеш индуцирует дополнительный орбитальный момент количества движения, а орбитальное движение [c.57]

В дополненпе к орбитальной тонкой структуре, которую можно объяснить с помощью квантового числа /, экспериментально показано, что спектры щелочных металлов имеют дублетную структуру. Оказалось, что спектральные линии, которые когда-то считались единичными линиями, в действительности являются двумя очень близко расположенными друг к другу линиями. Объяснить это с помощью модели Бора — Зоммерфельда было невозможно. В 1925 г. Уленбек и Гаудсмит объяснили это явление тем, что электрон в дополнение к орбитальному движению имеет момент количества движения, обусловленный вращением его вокруг собственной оси, и этому вращению соответствует магнитный момент. Это приводит к новому квантовому числу, называемому спиновым квантовым числом т . Величина спинового момента количества движения равна 1/2 в единицах /г/2л. Положительные и отрицательные значения спина обусловлены его направлением. Например, если спин электрона направлен по часовой стрелке, то он взаимодействует с орбитальным магнитным моментом электрона и дает энергию, отличающуюся от энергии электрона, [c.68]

Вектор спина может ориентироваться в двух направлениях относительно поля так же, как и относительно вектора орбитального момента (орбитальное движение электрона создает магнитное поле ). Схему ориентации вектора в магнитном поле см. на рис. 3,6. Собственный магнитный момент электрона связанный со спином, равен у5мв> направление вектора Л/с противоположно направлению вектора а, а его составляющая относительно направления поля — одному магнетону Бора Благодаря взаимодействию орбитального и спинового магнитных моментов векторы / и я определенным образом ориентируются друг относительно друга и векторно складываются, образуя результирующий [c.38]

Заметное влияние на энергию терма оказывает спин-орбитаЛьное взаимодействие. Сущность спин-орбитального взаимодействия состоит в том, что как орбитальное движение электронов, так и спиновое, создают соответствующие магнитные моменты и таким образом взаимодействуют. Вектор спина 5 может ориентироваться в поле, создаваемом орбитальным моментом L согласно правилам пространственного квантования. Всего возможно 25 +1 ориентации. При взаимодействии векторы орбитального момента и спина суммируются, образуя вектор J полного момента количества движения [c.53]

В первом приближепии, когда спины электронов рассматриваются пе взаимодействующими с их орбитальным движением, изменение спинового квантового числа 5 не должно изменяться при переходе пз одного состояния в другое, чтобы вероятность такого перехода была отлична от нуля. Однако наблюдаются спектральные линии, относящиеся к переходам, когда спиновое квантовое число изменяется на единицу. Интенсивность линий таких переходов значительно слабее, т. е. вероятность таких переходов очень мала, по тем не мепее она отлична от нуля. Это говорит о том, что при рассмотрении модели строения атома с учетом спинов. электронов необходимо применять другие приближения (вносить иопранки на спин-орбитальные взаимодействия). [c.10]

Последовательное введение спина в описание системы электронов осуществляется с помощью релятивистской квантовой теории, согласно которой вместо уравнения Шредингера вводится уравнение Дирака. Однако решение уравнения Дирака для расчета молекулы — слишком сложная задача. Поэтому, учитывая, что в гамильтониане члены, содержащие спин-орбитальное взаимодействие, малы, можно воспользоваться методом теории возмущений в рамках нерелятивист-ской квантовой механики. Из квантовой механики известно, что релятивистские члены в гамильтониане делятся на два типа линейные относительно операторов спинов электронов й квадратичные по ним. Квадратичные члены характеризуют взаимодействие между спинами электронов и для нашего расчета не нужны. Линейные члены соответствуют взаимодействию орбитального движения электронов с их спинами — так называемому спин-орбитальному взаимодействию. Оператор спин-орбитального взаимодействия [c.138]

Токи, связанные с орбитальным движением электрона и с его спином, взаимодействуют друг с другом. Каждый из этих токов создает магнитное поле, которое воздействует на другой ток. Взаимодействие магнитных полей, создаваемых токами, обусловливает зависимость орбитального и спинового моментов количества движения совокупности электронов, его называют спин-орбитальным взаимодействием или спин-орвитальнай связью. Энергия спин-ор-битального взаимодействия много меньше разности энергетических уровней электронов, но, несмотря на это, она оказывает существенное влияние на стационарные состояния атома. Это влияние приводит к снятию вырождения состояний с одним и тем же квантовым числом орбитального движения. Подобное снятие вырождения служит основьюй причиной появления тонкой структуры атомных спектров (см. разд. 3.9) в отсутствие внешних полей. Строгое рассмотрение спин-орбитального взаимодействия возможно при решении релятивистского уравнения Дирака. Однако полуклассический подход позволяет выявить наиболее важные детали этого эффекта. [c.77]

Для того чтобы расположить определенные термы по энергии, следует провести корреляцию с соответствующими термами в приближении А5-СВЯЗИ, для которых справедливы правила Хунда (подобных правил для 77-схемы не существует). Корреляцию необходимо проводить по квантовому числу У, которое является хорошим квантовым числом д.пя Ь5-и п-схсм. Ранее были определены возможные термы и их последовательность для конфигурации в приближении 5-связи. На рис. 3.9 приведена корреляционная диаграмма, связывающая термы, определенные по разным схемам взаимодействия. При движении слева направо возрастает отношение энергии спин-орбитального взаимодействия к энергии межэлектронного отталкивания. [c.87]

Полный орбитальный и спиновый моменты количества движения в атоме не независимы друг от друга, так как каждый из них сопряжен с собственным магнитным моментом. Взаимодействие магнитных полей, создаваемых этими моментами, называется спин-орбитальным взаимодействием. Оно обусловливает ряд тонких эффектов, связанных с дополнительным расщеплением атомных термов, и позволяет объяснить тонкую структуру атомных спектров, в частности дублетную структуру спектров щелочных металлов. Строгое рассмотрение спин-орбитального взаимодействия возможно при решении релятивистского уравнения Дирака. Однако полуклассический подход позволяет выявить наиболее важные детали этого эффекта. [c.70]

Спин-орбитальное взаимодействие. У электрона есть спин, и за счет этого сиина он обладает магнитным моментом. Электрон с орбитальным угловым моментом фактически представляет собой циркулирующий ток, и поэтому оп создает магнитное поле, напряженность которого пропорциональна его угловому моменту (рис. 14.13). Магнитный момент, обусловленный электронным спином, взаимодействует с магнитным полем, обусловленным его орбитальным движением это спин-орбитальное взап.модействие. Энергия такого взаимодействия завнснт от ориентации спинового магнитного. момента относительно орбитального магнитного поля. Ориентация [c.493]

Релятивистская К.м. рассматривает квантовые законы движения микрочастиц, удовлетворяющие требованиям теории относительности. Осн. ур-ния релятивистской К. м. строго сформулированы только для одной частицы, напр, ур-ние Дирака для электрона либо любой др. микрочастицы со спином /2 ур-ние Клейна - Гордона - Фока для частицы со спином 0. Релятивистские эффекты велики при энергиях частицы, сравнимых с ее энергией покоя, когда становится необходимым рассматривать частицу, создаваемое ею поле н внеш. поле как единое целое (квантовое поле), в к-ром могут возникать (рождаться) и исчезать (уничтожаться) др. частицы. Последоват. описание таких систем возможно только в рамках квантовой теории поля. Тем не менее в большинстве атомных и мол. задач достаточно ограничиться приближенным учетом требований теории относительности, что позволяет для их решения либо построить систему одноэлектронных ур-ний типа ур-ния Дирака, либо перейти к феноменологич. обобщению одноэлектронного релятивистского подхода на многоэлектронные системы. В таких обобщениях к обычному (нерелятивистскому) гамильтониану добавляются поправочные члены, учитывающие, напр., спин-орбитальное взаимодействие, зависимость массы электрона от его скорости (масс-поляризац. поправка), зависимость кулоновского закона взаимод. от скоростей заряженных частиц (дарвиновский член), электрон-ядерное контактное сверхтонкое взаимодействие и др. [c.365]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология