Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Атомның шығарылу спектріндегі ерекшеліктер
Details in the emission spectrum of an atom
Атомдық физикада, майда құрылым – электрон спинінің әсерінен және релятивистік емес Шредингер теңдеуіне енгізілген релятивистік түзетулердің нәтижесінде атомдардың спектрлік сызықтарының бөлінуін сипаттайды. Бұл құбылыс алғаш рет 1887 жылы Альберт А. Микельсон және Эдвард В. Морли сутек атомы үшін нақты өлшенді, бұл Арнольд Сомерфельдтің теориялық зерттеулеріне негіз салды, ол майда құрылым тұрақтысын енгізді.
In atomic physics, the fine structure describes the splitting of the spectral lines of atoms due to electron spin and relativistic corrections to the non relativistic Schrödinger equation. It was first measured precisely for the hydrogen atom by Albert A. Michelson and Edward W. Morley in 1887, laying the basis for the theoretical treatment by Arnold Sommerfeld, introducing the fine structure constant.
Жалпы құрылым
Сызықтық спектрлердің жалпы құрылымы – спині жоқ, релятивистік емес электрондардың кванттық механикасымен болжалған құрылым. Сутек тәрізді атом үшін жалпы құрылымның энергия деңгейлері тек бас квант саны n-ге ғана тәуелді. Дегенмен, дәлірек модель релятивистік және спиндік әсерлерді ескереді, олар энергия деңгейлерінің бұзылуына (дегенерациясын жоюға) және спектрлік сызықтардың айырылуына себеп болады. Ұсақ құрылымның бөліну масштабы жалпы құрылым энергиясына қатысты (Zα)² шамасында болады, мұнда Z – атомдық нөмір, ал α – ұсақ құрылым тұрақтысы, ол шамамен 1/137-ге тең өлшемсіз сан.
The gross structure of line spectra is the structure predicted by the quantum mechanics of non relativistic electrons with no spin. For a hydrogenic atom, the gross structure energy levels only depend on the principal quantum number n. However, a more accurate model takes into account relativistic and spin effects, which break the degeneracy of the energy levels and split the spectral lines. The scale of the fine structure splitting relative to the gross structure energies is on the order of (Zα)2, where Z is the atomic number and α is the fine structure constant, a dimensionless number equal to approximately 1/137.
Релятивистік түзетулер
Қиын құрылым энергиясының түзетулерін тербеліс теориясын қолдану арқылы алуға болады. Бұл есептеуді жүргізу үшін Гамильтондыққа үш түзету мүшесі қосылуы керек: кинетикалық энергияға қатысты бірінші реттік релятивистік түзету, спин-орбиталық байланыстан туындаған түзету және электронның кванттық құбылу қозғалысы немесе циттер-қозғалысынан пайда болатын Дарвин мүшесі. Бұл түзетулерді Дирак теңдеуінің релятивистік емес лимитінен де алуға болады, себебі Дирак теориясы салыстырмалылық және спин арақатынастарын табиғи түрде қамтиды.
The fine structure energy corrections can be obtained by using perturbation theory. To perform this calculation one must add three corrective terms to the Hamiltonian: the leading order relativistic correction to the kinetic energy, the correction due to the spin–orbit coupling, and the Darwin term coming from the quantum fluctuating motion or zitterbewegung of the electron. These corrections can also be obtained from the non relativistic limit of the Dirac equation, since Dirac's theory naturally incorporates relativity and spin interactions.
Сутек атомы
Бұл бөлім сутек атомының аналитикалық шешімдерін талқылайды, себебі бұл мәселені аналитикалық түрде шешуге болады және ол күрделірек атомдардағы энергия деңгейлерін есептеу үшін негізгі модель болып табылады.
This section discusses the analytical solutions for the hydrogen atom as the problem is analytically solvable and is the base model for energy level calculations in more complex atoms.
Нақты салыстырмалылық энергиясы
Жалпы әсерді Дирак теңдеуін қолдану арқылы да алуға болады. Бұл жағдайда электрон релятивистік емес деп қарастырылады. Дәл энергиялар мына формуламен беріледі:
The total effect can also be obtained by using the Dirac equation. In this case, the electron is treated as non relativistic. The exact energies are given by
Бұл өрнек, басқа есептеулерде ескерілмеген жоғары ретті барлық мүшелерді қамтиды және пертурбация теориясынан шығарылған энергия түзетулерін алу үшін бірінші ретке дейін кеңейтіледі. Дегенмен, бұл теңдеуде ядролық спинмен байланысты гипержұқа құрылымдық түзетулер жоқ. Сондай-ақ, Ламб жылжуы және электронның аномальды магниттік дипольдік моменті сияқты кванттық өріс теориясынан туындайтын түзетулер де қосылмаған.
This expression, which contains all higher order terms that were left out in the other calculations, expands to first order to give the energy corrections derived from perturbation theory. However, this equation does not contain the hyperfine structure corrections, which are due to interactions with the nuclear spin. Other corrections from quantum field theory such as the Lamb shift and the anomalous magnetic dipole moment of the electron are not included.