超精细结构

超精细结构
超精细结构是物理学范畴的概念,与原子能级的细微变化和分裂有关。这些变化和分裂是由原子核内部的电磁场所产生的,比由电子自旋和轨道角动量产生的磁矩之间的相互作用(精细结构)造成的能级变化和分裂更为微小。

定义

许多核具有自旋,伴随之具有磁矩。核磁矩与电子之间的相互作用造成能级分裂。核磁矩很小,能级的分裂也很小。超精细结构能级由电子总角动量量子数J、核自旋I和包括核自旋的总角动量量子数F来标记。能级间隔遵从类似的朗德间隔定则。许多核还有电四极矩,核电四极矩与电子在核处所产生的电场梯度相互作用引起能量的微小改变,叠加在磁矩引起的超精细结构上,使分裂偏离朗德间隔定则。能级的超精细结构造成光谱线的超精细结构。

研究历史

最早解释超精细结构的是泡利,1926年,泡利提出了核自旋和核磁矩的假定。许多核具有自旋,伴随之具有磁矩。核磁矩与电子之间的相互作用造成能级分裂。核磁矩很小,能级的分裂也很小。许多核还有电四极矩,核电四极矩与电子在核处所产生的电场梯度相互作用引起能量的微小改变,叠加在磁矩引起的超精细结构上,使分裂偏离朗德间隔定则。能级的超精细结构造成光谱线的超精细结构。