Атом во внешнем магнитном поле

В сложном многоэлектронном атоме каждый из N электронов обладает орбитальным и спиновым механическим и магнитным моментами. При сложении моментов отдельных электронов в результирующий момент атома возможны два случая:

11 - 5

1).

Обычно такая связь наблюдается у тяжёлых атомов.

2). У лёгких и средних атомов чаще встречается LS –связь, в которой все орбитальные механические моменты отдельных электронов складываются в орбитальный момент

£_L= , где

L = 0; 1; 2; 3; … - квантовое число суммарного орбитального момента атома.

Спиновые моменты импульса всех электронов атома складываются в суммарный спиновый момент

£_S= , где

S – квантовое число суммарного спинового момента атома.

Если число электронов N – чётное , то S = 0; 1; 2; … ; .

Если число электронов N – нечётное , то S = .

Все возможные значения результирующего механического момента атома определяются по формуле

£_J = , где

J – квантовое число результирующего механического момента атома.

Проекция результирующего механического момента атома на выделенное направление Z определяется по формуле

£_{J Z} = m_J , где

квантовое число т_J принимает ( 2J + 1 ) значений из ряда

m_J = - J, ( -J + 1), … , ( J – 1 ), + J

Результирующий магнитный момент атома рассчитывается по формуле

, где

- фактор Ланде , который может иметь значения даже равным нулю , т.е.

, если результирующий спин S = 0 и

, если квантовое число L = 0 .

11 - 6

Проекция результирующего магнитного момента атома на выделенное направление Z внешнего магнитного поля

Квантовая теория обосновывает правила отбора для квантовых чисел L, S и J при переходах атома из одного квантового состояния в другое. Обычно имеют место только такие переходы, в которых

∆L = 0, ; ∆S = 0 ; ∆J = 0,