Urvalsregler

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 26 maj 2021; kontroller kräver 3 redigeringar .

Inom spektroskopi kallas urvalsregler begränsningar och förbud mot övergångar mellan nivåer av ett kvantmekaniskt system med absorption eller emission av en foton, påtvingade av bevarandelagar och symmetri.

Dipol- och multipolövergångar

Optiska övergångar mellan nivåerna i ett kvantmekaniskt system klassificeras efter deras multipolliga natur: dipolövergångar, kvadrupolövergångar, oktupolövergångar, etc. Dessa är de så kallade elektriska övergångarna. Dessutom finns det magnetiska-dipolövergångar, och följaktligen magnetiska-kvadrupolövergångar, etc. Vanligtvis följer dipolövergångar i intensitet kvadrupolövergångar, kvadrupolövergångar föregår oktupoler - ju högre multipolighet, desto svagare interagerar det kvantmekaniska systemet med ljus . Men om matriselementet för dipolövergången är lika med noll, observeras också övergångar av högre multipolskaraktär . Magnetiska dipolövergångar är mindre intensiva än elektriska dipolövergångar, men mer intensiva än elektriska kvadrupolövergångar. Följaktligen är elektriska kvadrupolövergångar mer intensiva än magnetiska-kvadrupolövergångar, och de är i sin tur mer intensiva än elektriska oktupolövergångar, etc.

De konventionella spektroskopiska beteckningarna för övergångar är som följer: El är en elektrisk dipolövergång, E2 är en elektrisk kvadrupolövergång, E3 är en oktupolövergång, etc.; M1 är en magnetisk dipolövergång, M2 är en magnetisk kvadrupolövergång, etc.

Matriselementet för dipolövergången definieras som , där är vågfunktionen för systemets initiala tillstånd, a är vågfunktionen för systemets slutliga tillstånd i termer av bra och ket vektorer, e är elektronladdningen, och är radievektorn. I analogi bestäms matriselementet för den magnetiska-dipolövergången, nämligen , , där är spinoperatorn och är orbitalmomentumoperatorn. $-\langle f|e{\mathbf {r}}|i\rangle$ $|i\rangle$ $|f\rangle$ ${\mathbf {r))$ $-\langle f|\mu (2{\mathbf {S}}+{\mathbf {L}})|i\rangle$ ${\mathbf {S))$ ${\mathbf {L}}$

Övergångar mellan nivåer kallas tillåtna övergångar om matriselementet för dipolövergången inte är noll. I det här fallet är spektrallinjerna intensiva. Övergångar mellan nivåer kallas förbjudna övergångar om matriselementet för dipolövergången är noll. Trots namnet kan förbjudna övergångar inträffa på grund av högre multipoler eller i närvaro av tredje kroppar. Deras spektrala intensitet är mindre.

Harmonisk oscillator

De tillåtna övergångarna för den harmoniska oscillatorn uppfyller urvalsregeln:

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

där n f och ni är kvanttalen för slut- respektive initialtillståndet. Det vill säga att övergångar bara kan ske mellan angränsande stater. Med tanke på att tillstånden för en harmonisk oscillator är ekvidistanta leder detta till att det finns en enda linje i emissions- eller absorptionsspektrat.

Magnetiskt kvantnummer

För det magnetiska kvanttalet

\Delta m=0,\,\pm 1

Ljuset som emitteras vid övergången från är linjärt polariserat . I övergångar med sänds cirkulärt polariserat ljus ut. $\Delta m=0$ $\Delta m=\pm 1$

Kvantnumret för det totala momentumet

För kvanttalet för den totala rörelsemängden för ett multielektronsystem

\Delta J=0,\pm 1

Dessutom är övergångar mellan tillstånd där båda kvanttalen i det totala momentumet är lika med noll förbjudna.

Orbital kvantnummer

För det orbitala kvanttalet

\Delta L=\pm 1

Om vi talar om multielektronsystem i atomer, bör följande urvalsregler beaktas:
1. Övergångar mellan termer med olika mångfald är förbjudna.
2. Magnetiska-dipolövergångar är förbjudna om det radiella kvanttalet ändras .
3. EL-övergångar har paritet (-1) L , ML-övergångar har paritet (-1) L+1 .
4. För övergångarna EL och ML sker olikheten , där är förändringen i orbitalkvanttalet och är det initiala och slutliga totala momentet. $\ |J^{1}-J^{2}|\leq \Delta L\leq J^{1}+J^{2}$ $\Delta L$ $\J^{1}$ $\J^{2}$

Litteratur

Bily M.U. Atomfysik (neopr.) . - Kiev: Vishcha-skolan, 1973.
Serbo V. G., Khriplovich I. B. Kvantmekanik . NSU, 2008. - 274 sid.

Ordböcker och uppslagsverk	Britannica (online)