5.2. Общая характеристика нормальной связи.
Рассмотрим случай двух электронов. Для них:
,
,
.
т.к.
, тоS=0,
1.
S=1 - параллельная ориентация спинов,
S=0 - антипараллельная.
Число возможных ориентаций вектора S по отношению к другому вектору или внешнему полю 2S+1. Это число
æ
-
мультиплетность.
При S=0 имеем æ = 1, и соответствующие уровни называются синглетными, или одиночными.
При S = 1 æ = 3, и уровни называются триплетными.
Конфигурация
SS означает:
и
Конфигурация
dp:
и
и т.д.
Совокупность
уровней с заданными L и S называется
мультиплетным термом.
("терм" - это также название для
обозначения abs величины энергии в,
отсчитываемой от границы ионизации).
Расположение мультиплетных термов определяется следующими правилами:
1. Положение термов определяется прежде всего значением S, т.е. мультиплетностью æ=2S+1. Термы лежат для данной конфигурации тем глубже, чем больше S, т.е. чем больше мультиплетность.
2. Положение термов зависит при заданном S от L. Термы с большими L лежат глубже, чем термы с меньшими L.
Т.е. для электронной конфигурации триплетные термы лежат глубже синглетных, а из триплетных термов глубже лежат уровни с наибольшими L.
Если в конфигурации более двух электронов, то для
S=
(3 электрона,
)
æ = 2S+1 = 2 —дублеты,
S=
(
)
æ =2S+1=4
— квартеты.
Тема 6. Рентгеновские спектры.
6.1 Общая характеристика рентгеновских спектров поглощения и
испускания.
Рентгеновские спектры возникают при возбуждении электронов внутренних оболочек атома. Их отличие от оптических спектров определяется тем, что эти оболочки полностью заполнены, и поэтому переход электронов из одной оболочки в другую невозможен, пока в ней не появится свободное место.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ: Рентгеновский спектр поглощения соответствует переходу электрона из внутренней оболочки на непрерывные уровни, примыкающие к границе ионизации.
Таким образом, при поглощении фотона атом ионизируется. Т.к. на внутренних оболочках электрон связан очень прочно, энергия фотона должна быть очень большой, в отличие от энергии, необходимой для ионизации, напр., атома водорода (которая ~ 13,6 eV). Для ионизации атомов тяжелых элементов за счет вырывания электрона из оболочки 1S требуется энергия ~ 105 eV.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ: Дискретные рентгеновские спектры испускания (т.н. характеристические спектры) возникают при переходе электрона из более внешней оболочки на свободное место в более внутренней оболочке.
Характеристические
спектры
Спектр поглощения
K L M N
РИСУНОК ПОПРАВИТЬ НА ЛЕКЦИИ
В рентгеновской спектроскопии принято слои с n=1, 2, 3, 4, 5, 6... обозначать буквами K, L, M, N, O, P ...
Совокупность линий, возникающих при переходах электрона на данный слой, образуют серии: K-серию — переход на n=1
L-серию — переход на n=2 и т.д.
Любая серия, за исключением К-серии, состоит из подсерий:
L-серия из подсерий:
LI - переход на 2S
LII и LIII - переход на дублетный уровень 2p: 2p1/2 и 2p1/2
М-серия
из подсерий: MI
— на 3S
MII
и } на 3P1/2 и 3P3/2
MIII
MIV
и } на 3D3/2 и 3D5/2
MV
Линии данных подсерий из-за уменьшения расстояния уровней M, N, О... сходятся к соответствующему краю - границе серии, соответствующей ионизированному состоянию.
Отдельные
линии серии
принято обозначать греческими буквами
,
,
с индексами.
В частности, первые две линии К-серии
(переходы K
- L) обозначаются
и
(т.к. существуют дублеты уровня 2p) и т.д.
Самой важной особенностью рентгеновских спектров, связанной со свойствами внутренних оболочек, является монотонное изменение частот переходов и длин волн аналогичных линий испускания при изменении порядкового номера Z. Для аналогичных линий с увеличением Z частоты постепенно увеличиваются, а длины волн уменьшаются. Если для легких электронов характеристический спектр лежит в области мягких рентгеновских лучей, то для тяжелых элементов К-серия лежит в области очень жестких рентгеновских лучей.
Линии определенной серии могут появляться, когда заполняется слой, из которого электрон переходит в более внутренний слой. Поэтому сперва, при заполнении L-слоя (n=2) появляется К-серия, затем, при заполнении М-слоя (n=3), появляется L-серия и т.д.