Квантовая физика - Вихман Э.
Скачать (прямая ссылка):
*001 4285.50
‘в 0.01 4284.77
---0.02 4282.3С
4280.4?
+ 0.03 42П.2
¦ 42W6
-0.01 . 4247.5
-002 4239
-0.04 42.’
4- 0.02
тт\
юаз5!
-misayc 103079 ¦-125JMV:; 10307$ *-}25&8%
100814 * 422905% 1008-14, -1229оа\ : : 10C'8?4,-123522V' 1030*9 ,
' I008J4 «-122932%
100734t-122931У 70*)31 - 92*35% 100754 , -J229Ть’ 102397 .
Рис. 27A. Часть таблицы из работы: Sugar J. Description and Analysis of the Third Spectrum of Cerium (Ce III). — JOSA, 1965, v. 55, p. 33. В первом столбце приведены длины волн в воздухе для наблюдаемых лнннй дважды ионизованных атомов церия, во втором — относитель-н я енснвность линий, в третьем — энергия фотонов в волновых числах, в четвертом — соответствующие уровни энергии, выраженные в волновых числах
этих линиях —длина волны в ангстремах. Особенно важным линиям спектра соответствуют более толстые линии.
Уровни энергии на рис. 28А собраны в отдельные колонки. На схеме показаны четыре такие колонки, обозначенные буквами s, р, d и /. Атом лития имеет много уровней, которые расположены справа от колонки f, но они лежат близко к уровню ионизации и не дают вклада в видимый спектр лития.
Заметим, что показанные на рис. 28А спектральные линии обладают замечательным свойством: они возникают в результате перехо-
113
дов между уровнями двух соседних колонок. Показанные на рис. 28А линии не исчерпывают всех возможных переходов. Квантовая механика предсказывает, например, переходы на уровень 3р из s-колонки и d-колонки, на уровень 3d из /7-колонки или /-колонки и т. п. Многие из этих переходов действительно удалось наблюдать, но они не-показаны, чтобы не перегружать рисунка. Указанные переходы принадлежат инфракрасной области спектра и подчиняются
9//2
5000-
ЮООО -
moo ¦
20000-
25000 -
30000 -
35000 -
40000-
1>,СМ
-г
р 1/2,3/2 d3/г,5/2
------/ 4s
---2
— 5
f5/2,7/2
Рис. 28А. Схема уровней нейтрального атома лития. Наклонные линии соответствуют электрическим дипольным переходам. Длины волн даны в ангстремах. Дальнейшие подробности см. в тексте (Grotrian W. Graphische Darstellung der Spektren von Atomen.— Berlin, 1928,
Bd II)
отмеченному правилу, согласно которому переходы происходят лишь между уровнями соседних колонок. Это правило является интересным примером правил отбора, из которых следует, что переходами могут быть связаны только определенные пары уровней.
114
Эмпирические основания этих правил становятся ясными из внимательного рассмотрения линий, показанных на рис. 28А. Мы замечаем, в частности, отсутствие переходов между уровнями 3s и 2s, между уровнями Зр и 2р и т. п. Эти правила отбора определяют характер спектра атомов лития, и поэтому разделение уровней на колонки рис. 28А весьма естественно.
Га Ш—Costiacea
Autiws
Скав*.
Desig.
.'Р r * D* '? [ itsiw.ei |
* * ь i f#
i :m?2,9-S i
¦1: y'F* I ’ ИШ7. to |
\ I 17 i
: ШШ. 7B I
t jtnu:.67 \
i 1s14.6s.8s i
r'Ci s 4 1 1S191S. '/4
¦О* 5 \ 1&1Ш. ?S !
ю5 1 1Ш& 6i }
f i #D’ 3 : !
2 j ItlSi?,. os |
i'
$ 3*4# ty«-> p- 4D° 4 j JSSSAl is 1
¦p; 3 1 imu. Ss \
2 i 1 z?z$8. 34 i
0 j i
1 }?345S. Si .<
V?, • 2 i jtsm. 35 i
*p 3 < 18 !
лгг ss
О *D)4p V*D° 5 * Pi i
¦&! j iSi&QS* $? 1
] SS -
iP. 3<P{a ‘DMp .. ip* 4 i tS6U9. 53 j
s ’ I ?$$$¦>. 9# j
] 1SS6/2. S3 *
¦ **se j StfSSOL 17 j
-264. 62 I -167. т)
125.07 ; 183. 61 | 232. Sfl ! 227. 15 i
-251 /? -211 6d ;
.» 14. r& —6^.25 ¦ -22. 5S ;
144. 23 53. «1
-49 «3 i
&о ве 1
~m. 40 i -34.85 ;
Рис. 28 В. Часть таблицы уровней энергии дважды ионизованного железа. Схема уровней хороша для общей ориентировки, но точные и обширные данные о спектрах удобнее иметь в виде таблиц. Энергии измерены от основного уровня и выражены в волновых числах (пятый столбец). В четвертом столбце приведены значения момента импульса. В первых трех столбцах даны различные обозначения уровней (Moore ‘С.*Е. Atomic^F^^gv 'Levels.—Wash.,
1952, v. II, p. 62)'
29. Рассмотренное правило отбора является удивительным свойством спектра атомов лития. Есть ли для него теоретическое объяс нение? Да, теория полностью объясняет это явление. Объяснение основано на двух фактах: на изотропии физического пространства и на малости постоянной тонкой структуры а=е 2/Ас~1/137. Мы не сможем дать полного объяснения правил отбора, так как математическая подготовка читателя может оказаться недостаточной, но мы попытаемся дать представление об основных идеях, объясняющих правила отбора.
