Cтраница 1
Расщепление энергетических уровней электрона представляет собой увеличение числа энергетических уровней в результате воздействия на систему с неспаренными электронами магнитного поля. [1]
Взаимодействие большого числа атомов вызывает смещение и расщепление энергетических уровней электронов. [2]
Рассмотренный пример помогает уяснить изложенное выше явление расщепления энергетических уровней электронов в молекуле водорода. При сближении двух атомов водорода оба электрона, движущиеся вокруг обоих ядер, можно рассматривать как некую единую систему связанных электронов. Полученные результаты имеют общий характер. Однако для атомов, содержащих Z электронов и взаимодействующих между собой, заметное расщепление энергетических уровней возникает лишь для внешних, валентных электронов. Для этих электронов существенными оказываются те же квантовомеханические эффекты, о которых выше шла речь применительно к молекуле водорода. [3]
Расщепление спектральных линий объясняется тем, что происходит расщепление энергетических уровней электрона в возбужденных состояниях. Тонкая структура спектральных линий, их расщепление, связано с тонкой структурой, расщеплением возбужденных энергетических уровней электрона в атоме. [4]
Подобно этому велична Щ Б является единицей для измерения расщепления энергетических уровней электронов в атомах, находящихся в магнитном поле. Эту величину, равную расщеплению уровня т 1 за счет орбитального магнитного момента электрона, называют величиной нормального расщепления. [5]
Взаимодействие между приложенным магнитным полем и магнитным моментом электрона ведет к расщеплению энергетических уровней электрона, т.е. к так называемому эффекту Зеемана. Для электронов в полупроводниках, подобных GaAs, вызванное магнитным полем зеемановское расщепление энергетического уровня электрона может быть существенно уменьшено в результате спин-орбитального взаимодействия. [6]
Все изложенное в этом и предыдущих параграфах справедливо не только для металлов, но и для других типов твердых тел. В самом деле, расщепление энергетических уровней электронов и образование энергетических зон связано с тем, что атомы или другие частицы, находящиеся в узлах кристаллической решетки, взаимодействуют друг с другом и создают внутри тела периодическое электрическое поле. В § 76.1 уже указывалось, что даже в случае, когда в узлах кристаллической решетки находятся нейтральные атомы или молекулы, их ядра и электроны также создают электрическое поле, особенно сильное в непосредственной близости от узлов решетки. Таким образом, в случае любого твердого тела, состоящего из упорядоченно расположенных в решетке частиц ( ионов, атомов или молекул), образуется зонная структура энергетических уровней электронов, существует зонный энергетический спектр. [7]
Расщепление спектральных линий объясняется тем, что происходит расщепление энергетических уровней электрона в возбужденных состояниях. Тонкая структура спектральных линий, их расщепление, связано с тонкой структурой, расщеплением возбужденных энергетических уровней электрона в атоме. [8]
В твердом теле ( кристалле) соседние атомы расположены настолько близко друг к другу, что между ними происходит взаимодействие. При этом на электроны влияет не только ядро собственного атома; они подвергаются влиянию и ядер соседних атомов, вследствие чего характер движения электронов изменяется. Взаимодействие многих атомов вызывает смещение и расщепление энергетических уровней электронов. [9]
Для измерения магнитных моментов ядер в настоящее время широко применяются методы магнитного резонанса, рассмотренные в § 14.10. Магнитный резонанс, ебусловленный магнитными моментами ядер, исследуется как методом молекулярных пучков, так и методом поглощения радиочастотного излучения. Однако в отличие от метода электронного парамагнитного резонанса в случае ядерного парамагнитного резонанса избирательное поглощение электромагнитного излучения веществом обусловлено переходами его ядер между различными энергетическими подуровнями. Дело в том, что магнитный момент ядра во внешнем постоянном и однородном поле претерпевает пространственное квантование. В § 14.9 при рассмотрении эффекта Зеемана мы показали, что результатом действия магнитного поля на атом и связанного с этим пространственного квантования является расщепление энергетических уровней электронов. Исследование резонансных частот позволяет определить структуру энергетических уровней различных ядер. Частоты ядерного парамагнитного резонанса при одном и том же значении напряженности Н постоянного магнитного поля по порядку величины в цв / Щ - 104 раз меньше частот электронного парамагнитного резонанса и лежат в области 10 - 106 с 1 для обычно применяемых полей. С помощью ЯМР определяют также химический состав вещества. Основано это на том, что частоты ЯМР очень чувствительны к малейшим изменениям магнитного поля. В частности, магнитное поле, создаваемое электронной оболочкой атома, сдвигает частоту ЯМР. В зависимости от химической связи между атомами, определяемой свойствами и строением их-электронных оболочек, этот химический сдвиг при ядерном резонансе оказывается различным, что позволяет установить тип химического соединения. [10]
Для измерения магнитных моментов ядер в настоящее время широко применяются методы магнитного резонанса, рассмотренные в § 14.10. Магнитный резонанс, связанный с магнитными моментами ядер, исследуется как методом молекулярных пучков, так и методом поглощения радиочастотного излучения. Однако в отличие от метода электронного парамагнитного резонанса в случае ядерного парамагнитного резонанса избирательное поглощение электромагнитного излучения веществом связано с переходами его ядер между различными энергетическими подуровнями. Дело в том, что магнитный момент ядра во внешнем постоянном и однородном поле претерпевает пространственное квантование. В § 14.9 при рассмотрении эффекта Зеемана мы показали, что результатом действия магнитного поля на атом и связанного с этим пространственного квантования является расщепление энергетических уровней электронов. Исследование резонансных частот позволяет определить структуру энергетических уровней различных ядер. [11]
Как показали расчеты, для зарядовой независимости ядерных сил необходимо, чтобы взаимодействие нуклонов с заряженными я - - мезонами было одинаковым независимо от знака заряда мезона. Если бы п ядре отсутствовали электромагнитные взаимодействия и единственным взаимодействием было бы я-мезонное, ядерное взаимодействие, то зарядовая независимость ядерных сил привела бы к одинаковым значениям масс нуклонов ( протона и нейтрона) и одинаковым значениям масс всех я-мезонов. Различие в массах нуклонов и соответственно я-мезонов возникает за счет наличия, помимо ядерного, еще электромагнитного взаимодействия, обусловленного зарядом частиц. Энергии взаимодействующих заряженных частиц отличны от энергии нейтральных частиц. Вследствие этого и массы покоя заряженных и нейтральных частиц оказываются различными. Подобно тому, как учет влияния спина на энергию электронов в атоме приводит к расщеплению энергетических уровней электронов ( см. § 14.7), учет добавок электромагнитного взаимодействия к ядерному приводит к тому, что двойное состояние нуклона ( протонно-нейтронное) расщепляется на два различных состояния по массам покоя - массы частиц п1 и jp1 оказываются различными. [12]
Как показали расчеты, для зарядовой независимости ядерных сил необходимо, чтобы взаимодействие нуклонов сзаряженными я - мезона-ми было одинаковым независимо от знака заряда мезона. Если бы в ядре отсутствовали электромагнитные взаимодействия и единственным взаимодействием было бы я-мезонное, ядерное взаимодействие то зарядовая независимость ядерных сил привела бы к о д и н а к о в ы м значениям масс нуклонов ( протона и нейтрона) и одинаковым значениям масс всех я-мезонов. Различие в массах нуклонов и соответственно я-мезонов возникает за счет наличия помимо ядерного еще электромагнитного взаимодействия, обусловленного зарядом частиц. Энергия взаимодействующих заряженных частиц отлична от энергии нейтральных частиц. Вследствие этого и массы покоя заряженных и нейтральных частиц оказываются различными. Подобно тому, как учет влияния спина на энергию электронов в атоме приводит к расщеплению энергетических уровней электронов ( см. § 14.7), учет добавок электромагнитного взаимодействия к ядерному приводит к тому, что двойное состояние нуклона ( протонно-нейтронное) расщепляется на два различных состояния по массам покоя - массы частиц п и р оказываются различными. [13]
Как показали расчеты, для зарядовой независимости ядерных сил необходимо, чтобы взаимодействие нуклонов сзаряженными я - мезона-ми было одинаковым независимо от знака заряда мезона. Если бы в ядре отсутствовали электромагнитные взаимодействия и единственным взаимодействием было бы я-мезонное, ядерное взаимодействие то зарядовая независимость ядерных сил привела бы кодинаковым значениям масс нуклонов ( протона и нейтрона) и одинаковым значениям масс всех я-мезонов. Различие в массах нуклонов и соответственно л-мезонов возникает за счет наличия помимо ядерного еще электромагнитного взаимодействия, обусловленного зарядом частиц. Энергия взаимодействующих заряженных частиц отлична от энергии нейтральных частиц. Вследствие этого и массы покоя заряженных и нейтральных частиц оказываются различными. Подобно тому, как учет влияния спина на энергию электронов в атоме приводит к расщеплению энергетических уровней электронов ( см. § 14.7), учет добавок электромагнитного взаимодействия к ядерному приводит к тому, что двойное состояние нуклона ( протонно-нейтронное) расщепляется на два различных состояния по массам покоя - массы частиц J / г и 1р оказываются различными. [14]