Kluczowa różnica między strukturą subtelną i nadsubtelną polega na tym, że w strukturach subtelnych rozszczepienie linii jest wynikiem zmian energii, które są wytwarzane przez sprzężenie spinowo-orbitalne elektronów, podczas gdy w strukturach nadsubtelnych rozszczepienie linii jest wynikiem oddziaływania pola magnetycznego i spinu jądrowego.
Zwykle drobna struktura opisuje podział linii widmowych atomów, który występuje w wyniku spinu elektronu i relatywistycznych poprawek do nierelatywistycznego równania Schrodingera. Z drugiej strony struktura nadsubtelna jest wynikiem oddziaływania pomiędzy wewnętrznie generowanym polem elektrycznym i magnetycznym a jądrem atomów lub jąder w cząsteczkach.
Co to jest dobra struktura?
Dokładna struktura polega na rozszczepieniu linii widmowych atomów w wyniku spinu elektronu i relatywistycznych poprawek do nierelatywistycznego równania Schrodingera. Zjawisko to zostało po raz pierwszy zmierzone przez Alberta A. Michelsona i Edwarda W. Morleya w 1887 roku dla atomu wodoru. Podstawą ich pomiaru były teorie wprowadzone przez Arnolda Sommerfelda. Pomiary te doprowadziły do wprowadzenia stałej struktury subtelnej. Stała struktury subtelnej jest liczbą bezwymiarową, która jest w przybliżeniu równa 1/137.
Rysunek 01: Wzór podziału drobnej struktury dla deuteru (chłodzony)
Możemy podać ogólną strukturę widm liniowych, korzystając z przewidywań mechaniki kwantowej nierelatywistycznych elektronów bez spinu. Na przykład w atomie wodoru struktura całkowita zależy głównie od głównej liczby kwantowej, n. Dokładniejszy model będzie również wykorzystywał efekty relatywistyczne i spinowe atomu, które mogą przełamać degenerację poziomów energetycznych atomu wodoru i prowadzić do rozszczepienia linii widmowych. Możemy podać skalę rozszczepienia struktury drobnej w odniesieniu do energii struktury brutto jako (Za)2, gdzie Z jest liczbą atomową, a a jest stałą struktury płetw.
Co to jest struktura nadsubtelna?
Struktura nadsubtelna to podział poziomów energii na atomy, molekuły i jony w wyniku interakcji między chmurami elektronów a jądrem. Zazwyczaj struktura nadsubtelna powstaje w atomach dzięki energii magnetycznego momentu dipolowego jądra, który oddziałuje z polem magnetycznym generowanym przez elektrony i energią elektrycznego momentu kwadrupolowego w gradiencie pola elektrycznego. Dzieje się tak z powodu rozkładu ładunku w atomie.
Rysunek 02: Struktury drobne i nadsubtelne dla neutralnego atomu wodoru
Podobnie struktura nadsubtelna w cząsteczce powstaje w wyniku oddziaływania energii magnetycznego momentu dipolowego i pola magnetycznego, ale dodatkowo obejmuje również energię związaną z różnymi jądrami magnetycznymi w cząsteczkach. Obejmuje to również oddziaływanie między magnetycznymi momentami jądrowymi a polem magnetycznym generowanym przez obrót cząsteczki.
Jaka jest różnica między strukturą drobną a nadsubtelną?
Ogólnie drobna struktura opisuje podział linii widmowych atomów w wyniku spinu elektronu i relatywistycznych poprawek do nierelatywistycznego równania Schrodingera. Kluczowa różnica między strukturą subtelną i nadsubtelną polega na tym, że w strukturach subtelnych rozszczepienie linii jest wynikiem zmian energii, które są wytwarzane przez sprzężenie spinowo-orbitalne elektronów, podczas gdy w strukturach nadsubtelnych rozszczepienie linii jest wynikiem interakcji między strukturą subtelną a nadsubtelną. pole magnetyczne i spin jądrowy.
Poniższa tabela podsumowuje różnicę między strukturami drobnymi i nadsubtelnymi.
Podsumowanie – Struktura drobna i nadsubtelna
Dokładna struktura polega na rozszczepieniu linii widmowych atomów, które następuje w wyniku spinu elektronu i relatywistycznych poprawek nierelatywistycznego równania Schrodingera. Tymczasem struktura nadsubtelna polega na rozszczepieniu poziomów energii w atomach, cząsteczkach i jonach w wyniku interakcji między chmurami elektronowymi a jądrem. Kluczowa różnica między strukturą subtelną i nadsubtelną polega na tym, że w strukturach subtelnych rozszczepienie linii jest wynikiem zmian energii, które są wytwarzane przez sprzężenie spinowo-orbitalne elektronów, podczas gdy w strukturach nadsubtelnych rozszczepienie linii jest wynikiem interakcji między strukturą subtelną a nadsubtelną. pole magnetyczne i spin jądrowy.
