Udvælgelsesregler

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 26. maj 2021; checks kræver 3 redigeringer .

I spektroskopi kaldes udvælgelsesregler begrænsninger og forbud mod overgange mellem niveauer af et kvantemekanisk system med absorption eller emission af en foton, pålagt af bevarelseslove og symmetri.

Dipol- og multipolovergange

Optiske overgange mellem niveauerne i et kvantemekanisk system klassificeres efter deres multipole natur: dipolovergange, kvadrupolovergange, oktupolovergange osv. Det er de såkaldte elektriske overgange. Derudover er der magnetiske-dipol-overgange og følgelig magnetiske-quadrupol-overgange osv. Normalt følger dipol-overgange i intensitet quadrupol-overgange, quadrupol-overgange går forud for ottepoler - jo højere multipolitet, jo svagere interagerer det kvantemekaniske system med lys . Men hvis matrixelementet i dipolovergangen er lig med nul, observeres overgange af højere multipolart også . Magnetiske dipolovergange er mindre intense end elektriske dipolovergange, men mere intense end elektriske quadrupolovergange. Følgelig er elektriske quadrupol-overgange mere intense end magnetiske-quadrupol-overgange, og de er til gengæld mere intense end elektriske oktupol-overgange osv.

De konventionelle spektroskopiske betegnelser for overgange er som følger: E1 er en elektrisk dipolovergang, E2 er en elektrisk kvadrupolovergang, E3 er en oktupolovergang osv.; M1 er en magnetisk dipolovergang, M2 er en magnetisk kvadrupolovergang osv.

Matrixelementet i dipolovergangen er defineret som , hvor er bølgefunktionen af systemets begyndelsestilstand, a er bølgefunktionen af systemets endelige tilstand i form af bra og ket vektorer, e er elektronladningen, og er radiusvektoren. Analogt bestemmes matrixelementet for den magnetiske-dipolovergang, nemlig , , hvor er spinoperatoren og er orbitalmomentumoperatoren. $-\langle f|e{\mathbf {r}}|i\rangle$ $|i\rangle$ $|f\rangle$ ${\mathbf {r}}$ $-\langle f|\mu (2{\mathbf {S}}+{\mathbf {L}})|i\rangle$ ${\mathbf {S))$ ${\mathbf {L}}$

Overgange mellem niveauer kaldes tilladte overgange, hvis dipolovergangens matrixelement ikke er nul. I dette tilfælde er spektrallinjerne intense. Overgange mellem niveauer kaldes forbudte overgange , hvis dipolovergangens matrixelement er nul. På trods af navnet kan forbudte overgange forekomme på grund af højere multipoler eller i nærværelse af tredje organer. Deres spektrale intensitet er mindre.

Harmonisk oscillator

De tilladte overgange af den harmoniske oscillator opfylder udvælgelsesreglen:

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

hvor n f og n i er kvantetallene for henholdsvis slut- og begyndelsestilstanden. Det vil sige, at overgange kun kan forekomme mellem tilstødende tilstande. I betragtning af at tilstandene for en harmonisk oscillator er ækvidistante, fører dette til eksistensen af en enkelt linje i emissions- eller absorptionsspektret.

Magnetisk kvantetal

For det magnetiske kvantetal

\Delta m=0,\,\pm 1

Lyset, der udsendes ved overgangen fra , er lineært polariseret . I overgange med udsendes cirkulært polariseret lys. $\Delta m=0$ $\Delta m=\pm 1$

Kvantetallet for det samlede momentum

For kvantetallet af det samlede momentum af et multielektronsystem

\Delta J=0,\pm 1

Derudover er overgange mellem tilstande, hvor begge kvantetal af det samlede momentum er lig med nul, forbudt.

Orbital kvantenummer

For det orbitale kvantetal

\Delta L=\pm 1

Hvis vi taler om multielektronsystemer i atomer, så skal følgende udvælgelsesregler tages i betragtning:
1. Overgange mellem termer med forskellig mangfoldighed er forbudt.
2. Magnetisk-dipolovergange er forbudt, hvis det radiale kvantetal ændres .
3. EL-overgange har paritet (-1) L , ML-overgange har paritet (-1) L+1 .
4. For overgange EL og ML finder uligheden , hvor er ændringen i orbitalkvantetallet, og er det indledende og endelige totale momentum, sted. $\ |J^{1}-J^{2}|\leq \Delta L\leq J^{1}+J^{2}$ $\Delta L$ $\J^{1}$ $\J^{2}$

Litteratur

Bily M.U. Atomfysik (neopr.) . - Kiev: Vishcha skole, 1973.
Serbo V. G., Khriplovich I. B. Kvantemekanik . NSU, 2008. - 274 s.

Ordbøger og encyklopædier	Britannica (online)