Kiválasztási szabályok

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2021. május 26-án felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 3 szerkesztést igényelnek .

A spektroszkópiában a szelekciós szabályokat korlátozásoknak és tilalmaknak nevezik a kvantummechanikai rendszer szintjei közötti átmenetekre a foton abszorpciójával vagy emissziójával, amelyeket a megmaradási törvények és a szimmetria szabnak meg.

Dipólus és többpólusú átmenetek

A kvantummechanikai rendszerek szintjei közötti optikai átmeneteket többpólusú jellegük szerint osztályozzuk: dipólus átmenetek, kvadrupólus átmenetek, oktupólus átmenetek stb. Ezek az úgynevezett elektromos átmenetek. Ezen kívül vannak mágneses-dipólus átmenetek, és ennek megfelelően mágneses-kvadrupólus átmenetek stb. Általában az intenzitású dipólus átmenetek követik a kvadrupólokat, a kvadrupólusok megelőzik az oktupólusokat - minél nagyobb a multipólus, annál gyengébb a kvantummechanikai rendszer kölcsönhatása a fénnyel. . De ha a dipólusátmenet mátrixeleme nulla, akkor magasabb többpólusú átmenetek is megfigyelhetők . A mágneses dipólus átmenetek kevésbé intenzívek, mint az elektromos dipólus átmenetek, de intenzívebbek, mint az elektromos kvadrupól átmenetek. Ennek megfelelően az elektromos kvadrupólus átmenetek intenzívebbek, mint a mágneses-kvadrupólus átmenetek, ezek viszont intenzívebbek, mint az elektromos oktupólus átmenetek stb.

Az átmenetek hagyományos spektroszkópiai jelölései a következők: E1 elektromos dipólus átmenet, E2 elektromos kvadrupól átmenet, E3 oktupólus átmenet stb.; M1 mágneses dipólus átmenet, M2 mágneses kvadrupólus átmenet stb.

A dipólusátmenet mátrixeleme a következőképpen definiálható: ahol a rendszer kezdeti állapotának hullámfüggvénye , a a rendszer végállapotának hullámfüggvénye bra és ket vektorok tekintetében, e az elektrontöltés, és a sugárvektor. Analógia útján meghatározzuk a mágneses-dipólus átmenet mátrixelemét, nevezetesen , , ahol a spin operátor és az orbitális momentum operátor. $-\langle f|e{\mathbf {r}}|i\rangle$ $|i\rangle$ $|f\rangle$ ${\mathbf {r}}$ $-\langle f|\mu (2{\mathbf {S}}+{\mathbf {L}})|i\rangle$ ${\mathbf {S))$ ${\mathbf {L}}$

A szintek közötti átmeneteket megengedett átmeneteknek nevezzük, ha a dipólusátmenet mátrixeleme nem nulla. Ebben az esetben a spektrumvonalak intenzívek. A szintek közötti átmeneteket tiltott átmeneteknek nevezzük, ha a dipólusátmenet mátrixeleme nulla. A név ellenére tiltott átmenetek előfordulhatnak magasabb multipólusok miatt vagy harmadik testek jelenlétében. Spektrális intenzitásuk kisebb.

Harmonikus oszcillátor

A harmonikus oszcillátor megengedett átmenetei megfelelnek a kiválasztási szabálynak:

n_{f}=n_{i}\pm 1

ahol n f és n i a végállapot, illetve a kezdeti állapot kvantumszámai. Vagyis csak a szomszédos állapotok között történhetnek átmenetek. Tekintettel arra, hogy a harmonikus oszcillátor állapotai egyenlő távolságra vannak, ez egyetlen vonal létezéséhez vezet az emissziós vagy abszorpciós spektrumban.

Mágneses kvantumszám

A mágneses kvantumszámhoz

\Delta m=0,\,\pm 1

Az átmenet során kibocsátott fény lineárisan polarizált . Az átmeneteknél körkörösen polarizált fényt bocsátanak ki. $\Delta m=0$ $\Delta m=\pm 1$

A teljes impulzus kvantumszáma

Egy többelektronos rendszer összimpulzusának kvantumszámára

\Delta J=0,\pm 1

Ezenkívül tilos az olyan állapotok közötti átmenet, amelyben a teljes impulzus mindkét kvantumszáma nulla.

Orbitális kvantumszám

Az orbitális kvantumszámhoz

\Delta L=\pm 1

Ha atomokban lévő többelektronos rendszerekről beszélünk, akkor a következő kiválasztási szabályokat kell figyelembe venni: 1. Tilos a különböző multiplicitású tagok közötti
átmenet . 2. Tilos a mágneses-dipólus átmenet, ha a radiális kvantumszám megváltozik . 3. Az EL átmenetek paritása (-1) L , az ML átmenetek paritása (-1) L+1 . 4. EL és ML átmenetekre az egyenlőtlenség , ahol a pályakvantumszám változása, valamint a kezdeti és a végső teljes impulzus.

$\ |J^{1}-J^{2}|\leq \Delta L\leq J^{1}+J^{2}$ $\Delta L$ $\J^{1}$ $\J^{2}$

Irodalom

Bily M.U. Atomfizika (neopr.) . - Kijev: Vishcha iskola, 1973.
Serbo V. G., Khriplovich I. B. Kvantummechanika . NSU, 2008. - 274 p.

Szótárak és enciklopédiák	Britannica (online)