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). Орбитальный и спиновый моменты каждого электрона складываются в суммарный момент. Такой вид связи называется JJ – связью.

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 (2 J + 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. у многоэлектронного атома магнитный момент может быть равным нулю, даже если механический момент отличен от нуля.

, 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,