AT · Atomic spectra and selection rules

Не каждое различие энергий порождает сильную электрическую дипольную линию.

Предварительные требования: 23, 40, 41.

• Связывать атомные энергии со спектральными линиями
• Применять квантовые числа углового момента
• Различать разрешённые и запрещённые электрические дипольные переходы

Для водородоподобных одноэлектронных ионов в простейшей нерелятивистской модели связанные энергии масштабируются как −13.6 Z²/n² эВ. Излучение требует перехода на нижний уровень и положительной энергии фотона.

Орбитальный момент импульса имеет значения l=0,…,n−1 и m_l=−l,…,l. Спин электрона добавляет s=1/2; полный момент импульса складывает орбитальные и спиновые вклады.

Правила отбора для электрического диполя включают Δl=±1 и Δm=0,±1. Эти правила касаются конкретного механизма перехода; запрет не означает невозможности каждым механизмом.

Тонкая структура, спин-орбитальное взаимодействие и расщепление Зеемана уточняют простейшую модель атома водорода. В многоэлектронных атомах экранирование и электронные взаимодействия делают прямую подстановку водородных энергий некорректной.

Для нерелятивистского одноэлектронного иона, без учёта тонкой структуры,

При Z = 2 переход с n = 3 на n = 2 даёт положительную энергию фотона: Само по себе наличие разницы энергий не гарантирует электрический дипольный переход; участвующие орбитальные состояния должны удовлетворять правилам отбора.

Не допускайте отрицательного значения (энергия конечного состояния минус энергия начального состояния) для испускаемого фотона.

правило отбора: Ограничение на переходы для указанного механизма взаимодействия.

расщепление Зеемана: Расщепение атомных уровней энергии в магнитном поле.