Влияние - спин-орбитальное взаимодействие
Cтраница 2
Расхождение между теоретическим предсказанием, согласно которому переход должен быть запрещен, и экспериментальным обнаружением слабой полосы, которую естественно отнести к данному переходу, можно объяснить приближенным характером теории. Более точные расчеты, включающие учет влияния спин-орбитального взаимодействия, часто предсказывают, что переходы, которые в рамках простой теории должны быть запрещенными, могут иметь небольшую интенсивность. Так, например, переход между чисто синглетным состоянием и чисто триплет-ным состоянием запрещен. Однако при наличии спин-орбитального взаимодействия синглетное состояние может иметь полный угловой момент, как и триплетное состояние, и эти два состояния могут взаимодействовать. [16]
Если предположить возможность разделения пространственной и спиновой частей каждой из волновых функций, то это выражение можно преобразовать к виду, содержащему произведения s ( i) s ( /), представляющие спиновое взаимодействие между электронами в форме, аналогичной случаю диполь-дипольного взаимодействия, рассмотренному выше. Если сначала основное состояние было вырожденным, то влияние спин-орбитального взаимодействия на энергии каждого из вырожденных состояний может быть различным и вырождение снимается частично или полностью. [17]
В случае а, когда эффект электронного взаимодействия превышает электростатическое влияние лигандов, удобно исходить из волновых функций, описывающих термы иона переходного металла; на них накладывается возмущение У, а если необходимо еще учесть спин-орбитальное взаимодействие, рассматривается также второе возмущение, для которого записывается соответствующий оператор. Следует отметить, что для металлов первого переходного периода влияние спин-орбитального взаимодействия на энергетический спектр иона сравнительно невелико, и поэтому им, как правило, пренебрегают. В случае б предполагается, что кристаллическое поле настолько сильно, что связь / - I нарушается и в качестве исходных рассматриваются одноэлектрон-ные орбитали, образующие базис для расчета по методу возмущений. Для факторизации секулярного уравнения ( см. разд. [18]
В случае а, когда эффект электронного взаимодействия превышает электростатическое влияние лигандов, удобно исходить из волновых функций, описывающих термы иона переходного металла; на них накладывается возмущение У, а если необходимо еще учесть спин-орбитальное взаимодействие, рассматривается также второе возмущение, для которого записывается соответствующий оператор. Следует отметить, что для металлов первого переходного периода влияние спин-орбитального взаимодействия на энергетический спектр иона сравнительно невелико, и поэтому им, как правило, пренебрегают. В случае б предполагается, что кристаллическое поле настолько сильно, что связь / - / нарушается и в качестве исходных рассматриваются одноэлектрон-ные орбитали, образующие базис для расчета по методу возмущений. Для факторизации секулярного уравнения ( см. разд. [19]
Происхождение этого взаимодействия в атомах было рассмотрено в разделах II и III, где были обсуждены возможные величины этого эффекта по отношению к другим силам в попах. Точно так же, как, например, в атоме терм 3Р с девятикратным вырождением имеет в действительности три мультиплетных компонента SPZ, 3Рг и 3Р0, соответственно пяти -, трех - и однократно вырожденных [ появляющихся при учете взаимодействия между спиновым и орбитальным движением ( 2 / 1) ], уровни иона в кристаллическом поле также рас - щепляются под влиянием спин-орбитального взаимодействия на подуровни. Рассмотрим один d - электрон в октаэдрическом поле, когда энергия кристаллического поля много больше энергии спин-орбитального взаимодействия. [20]
Если прямо перенести его формулы на случай полупроводников, то согласие с опытом оказывается гораздо хуже. Ниже мы обсудим влияние спин-орбитального взаимодействия, учет которого дает достаточно хорошее согласие с опытом. Некоторые расхождения обусловлены, по-видимому, грубостью использованных апроксимаций. [21]
Приводят к расщеплению уровней энергии атомов и малоатомной молекулы на близко расположенные подуровни, число к-рых зависит от спинов ядер и от пина системы электронов. Последняя обусловлена переходами между уровнями, расщепленными пой влиянием спин-орбитального взаимодействия, иногда наз. [22]
Отклонение g от значения ge является мерой вклада орбитального момента в магнитный момент основного состояния. Если мы рассмотрим только основной терм, например, иона Сг3, то значение g действительно будет равно двум. Однако при расчете положения энергетических уровней в магнитном поле и при учете влияния спин-орбитального взаимодействия на основной терм: следует принимать во внимание взаимодействие высших состояний. Эти состояния оказываются тем важнее, чем сильнее спин-орбитальное взаимодействие. Для данной силы спин-орбитального взаимодействия высшие состояния будут тем более важны, чем они ближе к основному состоянию. [23]
 |
Диаграмма уровней энергий для конфигурации d2 в октаэдрическом поле. [24] |
Согласно теореме Яна и Теллера, молекула или комплекс, обладающие орбитально вырожденным основным состоянием, претерпевают искажение, снимающее это вырождение. Расположение лигандов становится таким, что комплекс обладает и более низкой симметрией и более низкой энергией в основном состоянии. Однако предсказать влияние этого эффекта на спектры поглощения очень трудно, можно лишь утверждать, что он приведет либо к уширению полос, либо даже к их расщеплению. Другими причинами снижения симметрии комплексов в растворах являются воздействие растворителя, влияние спин-орбитальных взаимодействий ( главным образом для ионов редких земель, так как константа для элементов группы железа обычно мала по сравнению с величиной полного расщепления уровней lODq) и влияние электронно-колебательных взаимодействий. [25]
В рамках обычной зонной теории кристаллов производится учет эффекта спин-орбитального взаимодействия. Особое внимание уделяется зонам в примесных полупроводниках со структурой типа алмаза. Вычисляются значения фактора спектроскопического расщепления g для типичных электронных состояний в различных возможных случаях. Значения g получаются разными в зависимости от того, где находится уровень Ферми - вблизи или вдали от точки вырождения зоны. Время спин-решеточной релаксации вычисляется с учетом влияния спин-орбитального взаимодействия на волновые функции п получается достаточно хорошее согласие с экспериментальными данными для кремния и щелочных металлов. [26]
Поэтому представляется интересным рассмотреть влияние спин-орбитального взаимодействия на свойства симметрии зон. В настоящей статье мы разовьем соответствующий метод и применим его к построению ряда практически интересных пространственных групп таблиц, применяемых с учетом спина. Бете [4] и Опеховский [5] показали ( в случае точечных групп), что это можно сделать, образуя двойную группу; методы названных авторов можно легко распространить и на пространственные группы. Дополнительное вырождение вызвано также симметрией относительно обращения знака времени. Показано, что общие соображения Вигнера [6], использованные для обычных пространственных групп Херрингом [7], можно легко применить и в интересующем нас случае. Влияние спин-орбитального взаимодействия наиболее существенно, когда оно снимает вырождение зон, и этот эффект легко обнаружить, пользуясь таблицами характеров. [27]
Мэв, не удается воспроизвести минимум в полном сечении вблизи 1 Мэв. Бейстер, Уолт и Салми используют теорию Феш-баха, Портера и Вайскопфа и указывают, что их анализ при низших энергиях становится несколько неопределенным вследствие влияния упругого рассеяния через составное ядро. Общее согласие значений параметров, найденных из экспериментов с протонами и с нейтронами, является обнадеживающим. Существенно также, что эти значения находятся в разумном согласии с параметрами, полученными из данных по рассеянию электронов. Важным вопросом, подлежащим изучению, является влияние спин-орбитального взаимодействия, которое проявляется в ядерных оболочках. Возможное влияние спин-орбитальных эффектов было отмечено Пизли [54], который указал, что чрезмерная острота теоретических минимумов, возможно, будет устранена, если для парциальных волн с одним и тем же орбитальным моментом L, но различными полными моментами J использовать различные потенциалы. Обсуждаемый эффект проявляется также в некоторых более новых данных, упоминавшихся нами ранее. Ниже мы рассмотрим влияние спин-орбитальной связи более детально. [28]
Страницы: 1 2