![](/user_photo/_userpic.png)
книги из ГПНТБ / Джадд Б. Теория сложных атомных спектров
.pdf174 Б. Вайборн. Теоретико-групповые методы
Очевидно, любую |
подгруппу |
группы Rn+]_ |
можно |
использовать |
||||||
для расширения классификации состояний конфигурации |
If. |
|||||||||
Группу R 2 ^ + h + i ) |
можно далее сузить, используя |
следующую це |
||||||||
почку: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R2{i,+i,+i)~*^2u+i |
X R2,3+i~* |
Rl£ X |
Ri*Rai |
|
067) |
||||
здесь |
верхние |
индексы введены, |
чтобы |
|
различать трехмерные |
|||||
группы вращений, появляющиеся в кронекеровском |
произведении |
|||||||||
RsXR3- |
Снова |
для |
уточнения |
классификации, |
если |
угодно, можно |
||||
использовать подгруппы групп Rn^+i |
и R v |
+ |
i • |
|
|
|
||||
|
|
|
9.4. |
Пример конфигураций (d + |
5 - j - s')n |
|||||
Конфигурации |
(d + s + s')n |
дают |
один |
|
из простейших |
примеров |
теоретико-группового описания системы, в которой заполняются три различные орбитали. Следует отметить, что спектры этих конфигу
раций наблюдаются в ионах 3d-, 4d- |
и 5й?-переходных |
элементов. |
||
Базисная группа |
симметрии в этом случае — это унитарная группа |
|||
(Уи, и, используя |
(161), |
(162) и (167), |
видим, что нужно рассмат |
|
ривать следующую цепочку: |
|
|
||
и н - |
Spu |
-SU-2X(R7-Re-~Rs-+ |
R3) • |
(168) |
Все необходимые правила ветвления можно получить, используя методы, описанные в разд. 7.7. В частности, мы имеем следующие разложения представлений и правила ветвления:
Spu-SUoXRi
<0> '[ООО] <1> 2 [100]
<12> 3 [110] -f-HSOOJ <13> 4 [111]+2 [210]
<і4 > 5 [ і і і ] + 3 [ 2 і і ] + Ч 2 2 0 ] <15> 6 [110]+ 4 [211]+ 2 [221]
<і6 > ' [ î o o i + ^ i o i + ^ i i + ' M <17> 8 [000] + 6 [200 ] + 4 [220 ] + 2 [222]
RT~*~RQ |
|
|
[ООО] [ООО] |
|
|
[100] |
[100]+ |
[000] |
[110] |
[110]+ |
[100] |
[111] |
[11 ± 1 ] + [110] |
|
[200] |
[ 2 0 0 ] + |
[ 1 0 0 ] + [0001 |
[210][210]+ [200]+ [110]+ [100]
[211][21 ± 1] + [П ± 1] + [210] + [110]
Гл. 9. Атомные состояния смешанных |
конфигураций |
175 |
||
[220] |
]220] + [210] + |
[200] |
|
|
[221] |
122 + 1 ] + [ 2 1 ± |
11 + [ 2 2 0 ] + [210] |
|
|
[222] |
[22 ± 2 ] + [22 + |
1] + |
[220] |
|
[ООО] [00] [100] [ 1 0 ] + [00]
|110] [11] + [10] [1111 [ H I
[200][ 2 0 ] + [ 1 0 ] + [00]
[210][21] + [20] + [11] + [10]
[211][21] + [11]
[220]j22J + [21] + [20]
[221J [ 2 2 ] + [21] . [222] [22]
Отметим, что-при сужении Re-+Rb |
разложения |
представлений |
|||||
(125). |
и [АіЛ.2, |
— Щ идентичны, как это следует из формул (123) — |
|||||
[КІКОХЗ] |
|
|
|
|
|
|
|
|
Un |
SP,, |
SU-. X Д 7 |
SU? X Д в |
SU, X «s |
SU2 |
X Дз |
|
{13} |
(13) |
4 [ Ш ] |
4 [1111 |
4[11] |
4PF |
|
|
|
|
|
4[11-1] |
4[11] |
4pf |
|
|
|
|
|
4 [ПО] |
4[11] |
4PF |
|
|
|
|
|
|
4[10] |
W |
|
|
|
|
2[210] |
2[210] |
2[21] |
2PDFGH |
|
|
|
|
|
|
2 [20] |
n-DG |
|
|
|
|
|
|
2[11] |
2PF |
|
|
|
|
|
|
2[10] |
Ю |
|
|
|
|
|
2[200] |
2 [20] |
WG |
|
|
|
|
|
|
2[10] |
Ю |
|
|
|
|
|
|
2 [00] |
2S |
|
|
|
|
|
2[110] |
2[11] |
2PF |
|
|
|
|
|
|
2[10] |
2D |
|
|
|
|
|
2[100] |
2 [10] |
Ю |
|
|
|
|
|
|
2[00] |
2S |
|
|
|
<1> |
2 [Ю0] |
2[100] |
2[10] |
2D |
|
|
|
|
|
|
2 [00] |
25 |
|
|
|
|
|
2[000] |
2[00] |
|
2S |
176 |
|
|
Б. Вайборн. |
Теоретико-групповые |
методы |
|
|
|
|
|||||||
Установив |
правила |
ветвления, |
легко |
снабдить |
нужной |
нуме |
||||||||||
рацией |
состояния |
конфигураций |
(d+s + s')n |
при любом выборе |
п. |
|||||||||||
Выше приведена таблица термов конфигураций |
(d + s + s')3 , |
на |
||||||||||||||
блюдаемых, например, в спектре Lai в виде термов |
конфигураций |
|||||||||||||||
{5d+6s |
+ 7s)3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9.5. Пример конфигураций (d-\-s)n |
|||||||||
В |
то |
время |
как |
|
совместное |
рассмотрение |
конфигураций |
|||||||||
(d + s + s')n |
имеет, по-видимому, |
исключительно |
академический ин |
|||||||||||||
терес и вряд ли требуется для интерпретации |
действительно |
|||||||||||||||
наблюдаемых |
спектров, |
конфигурации |
(d + s)n, |
несомненно, |
обра |
|||||||||||
зуют важный |
конгломерат |
конфигураций, |
наблюдаемых в |
первых |
||||||||||||
спектрах |
элементов |
группы |
железа, |
в |
которых |
конфигурации |
||||||||||
3dn, 3dn~4s |
и 3dn ~2 4s2 |
практически |
вырождены. В случае |
конфи |
||||||||||||
гураций (d + s)n надо рассматривать цепочку групп |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
Un |
— Spn |
— SU2X(R6 |
— Rs — R3). |
|
|
(169) |
|||||||
Процедура |
классификации термов |
конфигураций (d + s)n |
пол |
ностью аналогична описанной в предыдущем разделе для конфи
гураций (d+s + s')n. |
Ниже мы приводим таблицу термов конфигу |
||||||
раций |
(d + s)3. Легко |
видеть, что термы конфигураций (d + s)n яв |
|||||
ляются |
подсистемой |
термов |
конфигураций |
(d + s + |
s')n. |
||
|
Un |
Spn |
SU, X До |
SU2 X Д„ |
SUÏ X /?з |
||
|
{13} |
(13) |
4 [ Ш ] |
ф і ] |
|
Арр |
|
|
|
|
4[11-1] |
''[И] |
|
Арр |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
2[210] |
2[21] |
|
iPDFGH |
|
|
|
|
|
2 [20] |
|
2DG |
|
|
|
|
|
2[11] |
|
-PF |
|
|
|
|
|
2[10] |
|
2D |
|
|
|
( Ъ |
2[100] |
2[10] |
|
Ю |
|
|
|
|
|
2 [00] |
|
2S |
|
|
|
9.6. Четность в смешанных |
конфигурациях |
||||
До этого момента мы специально рассматривали |
случаи, в ко |
||||||
торых |
четность отдельных |
электронных |
орбиталей |
в смешанных |
конфигурациях была одинаковой, поэтому была гарантия, что чет ность всех конфигураций (/і + h+ h)n одинакова. І\ сожалению, однако, такие случаи встречаются редко, так как наиболее важные серии взаимодействующих конфигураций, наблюдаемые в спектрах d- и f-переходных элементов,—это серии (d + p + s)n и (f+d + s)11
Гл. 9. Атомные состояния смешанных конфигураций |
177 |
соответственно. Очевидно, среди указанных конфигураций при лю бом п будут появляться как четные, так и нечетные конфигурации, и было бы неразумно исследовать наборы таких конфигураций еди
нообразно, |
так как мы теряем при этом |
важную |
классификацию |
||||||||||
этих конфигураций по квантовому числу |
четности, а это — идеаль |
||||||||||||
ное квантовое число, сохраняющееся |
во всех |
атомных |
взаимодей |
||||||||||
ствиях. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Поэтому |
представляется |
сомнительной классификация |
термов |
||||||||||
конфигураций |
(d + p + s)n |
с помощью цепочки групп |
|
|
|
||||||||
|
Uia-Spls-+SU2X |
|
(R9-^RbXRi-RsXRz) |
|
|
|
|
(170) |
|||||
или термов |
конфигураций |
(f + d+s)n |
с помощью цепочки |
групп |
|||||||||
^26 ~*" |
|
~^ S i/o |
X (Rl3~*~ Ri X Re~* О з Х ^ ^ ^ з Х ^ з Х |
-^з)- |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(171) |
Другие возражения против этих схем классификации |
основаны |
||||||||||||
на чисто физических |
соображениях. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
В указанных схемах классификации |
мы не делаем |
|
различия |
||||||||||
между |
конфигурациями |
с разным |
распределением |
электронов |
|||||||||
по отдельным |
электронным |
оболочкам. Вместе с тем, хотя мы мо |
|||||||||||
жем интересоваться |
взаимодействием, |
например, |
конфигураций |
||||||||||
f", /n _ 1 s, |
fn~ld, |
fn~2s2, |
fn~2s2, |
fn~2d2 |
и fn~2ds, |
нас не интересуют при |
|||||||
этом взаимодействия их, скажем, с конфигурацией |
fn~Bd5s. |
|
Таким |
образом, очень желательно исследовать другие возможные схемы классификации.
Поскольку желательно классифицировать совместно совокупно сти состояний с одинаковой четностью, появляющиеся в смешанных конфигурациях, то можно рассмотреть разложение унитарного про
странства ^ 4 ( / і + , 5 + / + з Ч |
на прямое |
произведение двух |
подпространств |
с противоположной |
четностью |
и проследить за |
распределением |
электронов между этими подпространствами. Так, например, если
h и /з имеют четность одинаковую, но противоположную |
четности |
|
/і, то можно совершить разбиение |
|
|
{i,+k+h+'ii) |
^ « , + 2 X ^ 4 (г.,+ г3 + і)- |
(172) |
Разложение представлений при этом сужении легко получить, если рассмотреть плетизм
ШЧ[АЖ[4Ж41)]®{1'<1 =
|
|
и |
|
|
|
|
= |
2 |
|
ІШ' ІА] ® U*)] [[Ѵ2]' ([4Ж4])] ® ( I " - 1 |
) . (173) |
в котором |
{1 а } обозначают антисимметрические представления |
||||
группы |
^ щ |
+ 2 |
и |
О п _ а } — т а к и е же представления |
группы |
12 Зак. № 279
178 |
Б. Ваиборн. Теоретико-групповые методы |
^ЦІ+І+І)' Выбор значений а связан с выбором смешиваемых конфи гураций вида If (k +Із)п~а, термы которых нумеруются символами представлений, возникающих при разложении плетизма
|
|
ІШ' |
141 ® U")] |
[ M ' |
(141 |
+ |
141) ® |
i l " - } ] . |
|
(174) |
Совершенно |
ясно, |
однако, |
что |
эта |
классификация, извлекаемая |
|||||
из разложения плетизма (174), эквивалентна получаемой |
при |
раз |
||||||||
дельной |
классификации |
состояний |
обеих |
конфигураций |
If |
|||||
и (к+ k)n~a, |
|
а затем при |
связывании |
угловых |
моментов |
получае |
мых состояний по обычной квантовомеханической теории момента
количества |
движения. |
|
|
|
|
Схемы |
классификации смешанных конфигураций, содержащих |
||
по |
четыре |
неэквивалентные |
электронные орбитали, как |
[(f + p) + |
+ |
{d + s)]n, |
значительно более богаты; однако в них нет особого фи |
||
зического смысла, поскольку |
в большинстве практических |
случаев |
для орбиталей р и s наблюдается более сильное взаимодействие, чем для других орбиталей, н поэтому любая схема связи оказыва ется только грубым приближением.
Конфигурации (d + s)n потенциально больше всего подходят для физически обоснованного теоретико-группового описания; и, возможно, эти конфигурации единственные в своем роде, состояния которых можно описывать предлагаемыми здесь методами. Другим
очевидным набором конфигураций |
являются конфигурации {g + |
|||
+ d-r-s)n; |
однако они встречаются |
среди |
основных |
конфигураций |
сложных |
спектров только для элементов |
с атомным |
весом Z^118, |
когда первый раз должны появиться ^-электроны в основных элек
тронных конфигурациях. В случае |
конфигураций |
(d + s)n |
цепочка |
||||
групп Uiz-^-SUzX |
[SU6-+ 5 0 з ^ - R 3 ] |
может |
использоваться |
как ра |
|||
зумная альтернатива цепочки (169). |
|
|
|
|
|||
Можно |
добиться |
некоторых |
упрощений, |
если |
в конфигурациях |
||
(f + d + s)n, |
которые наблюдаются в спектрах редких земель и акти |
||||||
нидов, конфигурации (d-\-s)n~a |
рассматривать как единое целое, |
а затем привязывать получающиеся состояния к состояниям конфи
гурации fa и использовать плетизм (174) |
для построения классифи |
||
кации. Так, например, конфигурации fds2+fdzs |
+ fd3, появляющиеся |
||
в спектре СеІ, можно именно так и рассматривать, используя |
пред |
||
ставление {1}Х{13 } группы UitXUiz, а |
затем |
результаты, |
имею |
щиеся для конфигураций (d + s)3, чтобы получить разложение |
пред |
||
ставления { I 3 } группы Uи- |
|
|
|
10
СИММЕТРИИНАЯ ОБРАБОТКА ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В СЛУЧАЕ КОНФИГУРАЦИЙ ЭКВИВАЛЕНТНЫХ ЭЛЕКТРОНОВ
10.1. Трансформационные свойства
одноэлектронных тензорных операторов
В гл. 8 и 9 принципы симметрии были использованы при клас сификации антисимметричных состояний отдельных электронных конфигураций; нам необходимо теперь исследовать симметрийные свойства операторов действительных физических атомных меж электронных взаимодействий, действующих на эти антисимметрич ные состояния. Ниже предпринята попытка извлечь максимум ин формации о свойствах матричных элементов операторов атомных взаимодействий, исходя из чисто симметрийных соображений. Фун
даментальным при этом является |
тот |
факт (установленный впер |
||||||
вые Рака |
[101]), |
что |
операторы |
всех |
атомных |
взаимодействий |
||
можно выразить |
через |
тензорные |
операторы. |
Теория |
тензорных |
|||
операторов |
излагается |
в ряде прекрасных |
работ |
[15, |
102—109], |
и мы здесь поэтому лишь кратко остановимся на отдельных ее мо ментах, нужных нам для дальнейшего; при этом будем следовать обозначениям Джадда [15]. Ниже в этой главе мы будем инте ресоваться главным образом симметрийными свойствами тензор ных операторов, а не соответствующей симметрийной классифи кацией матричных элементов.
Определим двойной тензорный оператор T<xft) как оператор, имеющий компоненты Г**, который действует как тензор ранга %
в спиновом пространстве и как тензор ранга k в орбитальном про странстве; компоненты двойного тензорного оператора удовлетво ряют коммутационным соотношениям
|
[k(k + |
\)-q(q±\)}'h-T£qkU, |
|
[s., |
т™]= |
|
|
[S±. |
Т™] = [ x ( * + l ) - T C ( r c ± l ) ] ' ' ' ^ ! , . |
(175) |
Как оказывается, очень удобно рассматривать одноэлектроиные двойные тензорные операторы w<K4 редуцированные матричные элементы которых по определению равны [15]
(*і\и>1хк)Ь'0={[*. |
k}}'h4s, |
s')b(l, |
/ ) ; |
(176) |
|
здесь использовано |
обозначение |
[а, Ь, . . . ] |
для |
величины |
(2а +1) (2b +1)... . Многоэлектронные тензорные операторы W<xft>
12*
ISO Б. Вайборн. Теоретико-групповые методы
можно определить как суммы одноэлектронных тензорных опера торов ѵѵ(у-л), т. е. суммы
w ^ = 2W'°)<; |
(177) |
і |
|
суммирование ведется по координатам всех электронов. |
Отметим, |
что тензорные операторы, определенные формулой (176), имеют неисчезающие матричные элементы только при действии внутри про странства какой-то фиксированной конфигурации эквивалентных электронов вида /".
Все (47+2)2 компонент двойных тензорных операторов \Ѵ<Х/1> яв ляются генераторами унитарной группы L74 ;+ 2 . Поскольку «-элек
тронные состояния должны быть обязательно |
антисимметричными, |
матричные элементы тензорных операторов |
, взятые между |
ними, обращаются в нуль, за исключением случаев, когда они пре образуются по одному (или нескольким) представлению {А.} группы Uu+2, содержащемуся в произведении
|
(1«) (l«}f |
= |
(p} |
{1Ч '+2-»}; |
|
|
|
|
(178) |
|||
где {ln}f |
обозначает |
представление группы |
Uu+z, |
сопряженное |
||||||||
представлению { 1 п } . Перемножая |
обычным |
образом |
соответствую |
|||||||||
щие 5-функции, получаем разложение |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
Л |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
{ 1 " ) { 1 " } + — 2 |
{2а\м+2-"-2а} |
|
|
|
|
|
(179) |
||||
|
|
|
а-0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
или в простейшем случае л = 1 разложение |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|1} ( 1 4 ' + 3 - " - 1 } |
—{214 '0} + |
{0}. |
|
|
|
(180) |
|||||
Одноэлектронный тензорный |
оператор |
|
является |
скаляром |
||||||||
и преобразуется при действии операций группы |
Uu+2 по |
представ |
||||||||||
лению |
{0}. Остальные |
(4/+2) 2 — 1 |
тензорные |
компоненты |
о>*£ |
|||||||
преобразуются по представлению {214 '0}. Как |
следует из |
формулы |
||||||||||
(177), операторы WW* преобразуются аналогично (см. [99а]). |
|
|||||||||||
Трансформационные |
свойства |
|
тензорных |
|
операторов |
\\АИ,1> |
||||||
можно |
исследовать дальше, |
рассматривая |
в |
точности |
такие же |
|||||||
сужения группы Uu+2, как при классификации |
состояний |
конфигу |
||||||||||
раций |
Так, например, при сужении Uu+2^Spn+2 |
имеем |
|
|
||||||||
|
|
[ 2 Г " 0 } - < 2 > + <12 >, |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
[ 0 } - < 0 > ; |
|
|
|
|
|
|
(181) |
|||
при последующем сужении Spu+2-* |
SU2XR21+1 |
имеем, |
далее, |
|
||||||||
< 1 2 > - ^ [ 2 ] + 3 [ 1 2 ] ; |
< 0 > - Ч 0 ] ; |
|
<2>-+3 [2] + |
' [ 1 2 И - 3 [ 0 ] . |
(182) |
Гл. |
10. Конфигурация |
эквивалентных электронов |
181 |
|
Наконец, при сужении R2M-+R3 |
имеем разложения |
|
||
[2] — 2, |
4, |
21; [0] — 0; [ I 2 ] - * 1, 3, . .., 21- 1; |
(183) |
здесь опущены скобки [ ] в обозначениях представлений группы R3. Таким образом, трансформационные свойства двойных тензор ных операторов можно резюмировать с помощью приводимой
ниже таблицы.
£/<i;-j-2 Sp.u + 2 SUzXR2l+l SU2X R3
\2Vl 0} |
(2) |
3[2] |
W (12)_ |
W ( 1 4 > , |
W ('.20 |
|
|
3[0] |
W ( I 0 ) |
|
|
|
|
412] |
W (0D_ |
W (03)_ |
w ( 0 , 2( - 1 ) |
|
|
|
|
||
|
<12> |
3[12] |
W ( I 1 ) , |
w ( , 3 ) , |
|
|
|
42] |
v;(°2), |
w ( M > , |
. ', w < 0 - 2 " |
{0} |
<o> |
ЧО] |
w<00>' |
|
|
В частном случае /-электронов, когда для классификации со стояний конфигураций f n можно использовать группу G2, сущест вует дополнительная классификация тензорных операторов W(xft>. Рассуждая, как и выше, легко убедиться, что четыре набора тен зорных операторов
\у( х '2 ) , W( x 4 ) , W ( x 6 )
W ( x l ) , W ( x 5 )
W<x3> w (oo>
с фиксированной компонентой л можно рассматривать как наборы компонент тензорных операторов, которые преобразуются по пред
ставлениям (20), (11), |
(Ю), (00) группы Go соответственно. |
10.2. |
Квазиспиновая классификация операторов |
До самого недавнего времени думали, что не существует ника кой группы, более высокой, чем £/«+*, которую можно было бы ус пешно использовать для симметрийной классификации состояний и операторов взаимодействий в проблемах теоретической атомной спектроскопии. Вместе с тем были открыты многочисленные соот ношения между матричными элементами операторов, действующих в пространствах конфигураций, имеющих разное число эквивалент ных электронов. Более того, все эти соотношения оказались тесносвязанными с квантовым числом сеньорита ѵ и полным числом:
1S2 Б. Вайборн. Теоретико-групповые методы
электронов. Однако, несмотря на это наблюдение, общее и простое доказательство указанных соотношений отсутствовало.
Поскольку вид этих соотношений зависит от значения полного числа электронов, их объяснение, по-видимому, надо искать в свой ствах какой-то более высокой группы, которая связана с преобра
зованиями всех 24 , + 2 состояний /-оболочки. Ясно, что |
эти 24 , + 2 состоя |
||
ний /-оболочки несут |
представление {1} унитарной |
группы |
24 / + 2 из |
мерений; однако эта |
группа является, очевидно, слишком |
широкой |
и надо искать какую-то ее подгруппу, которая в свою очередь со держала бы унитарную группу Üu+2, и в особенности ее подгруппу Spu+% в качестве своих подгрупп.
Джадд [85, 87, 88] сумел найти такую подгруппу, рассматривая коммутационные соотношения, которым удовлетворяют электрон ные операторы уничтожения и рождения, и комбинируя эти опера торы таким образом, чтобы набор новых операторов был замкнут
относительно операции |
коммутации. Построенные |
таким образом |
||||
•операторы были |
затем |
им |
идентифицированы |
как |
генераторы |
|
группы вращений |
8/+ 5 |
измерений, т. е. группы Rsi+ь- |
Подробности |
|||
читатель |
может найти |
в статье Джадда [88]. Джадд |
показал, да |
|||
лее, что |
состояния |
/-оболочки |
составляют базис |
для спииорного |
представления |
[V2V2 • • • 7г] этой группы. При сужении |
группы Rsi+ь |
|
до ее подгруппы RSM имеем очевидное правило |
ветвления |
||
[ 7 2 7 2 |
••• 7 2 ] - [ 7 2 7 2 . . . 72 ] + [72 72 |
••• - 7 2 ] - |
084) |
Джадд показал, что состояния конфигураций /" при четном п обра
зуют базис представления [У^/г-.-Ѵг] |
группы RSM, а |
состояния |
||||
конфигурации |
I й при нечетном |
п образуют базис |
представления |
|||
[ѴгѴг • • • —72 ] этой группы. |
|
|
представлений |
|||
Нумеруя состояния конфигураций /" символами |
||||||
(184), мы, конечно, мало чего добиваемся. Но, как заметил |
Джадд, |
|||||
из операторов, |
генерирующих |
группу |
RBM, можно |
точно |
так же |
|
•отобрать операторы, которые генерируют группу |
SU2XSpu+2, |
яв |
||||
ляющуюся подгруппой этой группы Rsi+i. Таким образом, |
возникает |
связь между симплектической группой Spu+2 и более высокой груп
пой R&i+à. Окончательно |
мы имеем в своем распоряжении |
цепочку |
групп |
|
|
Rai+5 — R8l+4 — 5 U 2 X |
(Sp4l+2 — SU2 X Я а +1 — SU2 XR3-+ |
/?3), |
|
|
(185) |
в которую, конечно, в случае f-электронов надо включить также ис ключительную группу G2 .
Группа SU2, возникающая при сужении Spi,i+2-+SU2XR21+1, хо рошо известна: как раз ее символами нумеруются спиновые собст венные функции многоэлектронной системы. Спиновые собственные функции нумеруются спиновыми квантовыми числами 5 и Ms, при-
Гл. 10. Конфигурация |
эквивалентных |
электронов |
183 |
||||
чем спиновые операторы |
моментов S+, S- и Sz |
удовлетворяют |
изве |
||||
стным коммутационным |
соотношениям |
|
|
|
|
|
|
[S+, S_]=2SZ |
и [Sg, |
S±] |
= |
±S±. |
|
(186) |
|
Группа Silz, которая появляется при сужении |
RSM-*-SUzXSpu+2, |
может быть использована подобным образом для получения симво
лов для нумерации собственных |
функций состояний |
конфигура |
||
ций Іп. Джадд |
[88], |
развивая |
более раннюю работу |
Флауэрса |
и Шпиковского |
[ПО] |
и работу |
Лоусона и Макфарлэна |
[111], по |
строил из связанных произведений электронных операторов унич
тожения и рождения новые операторы |
Q + |
и Qz, |
являющиеся ком |
||||||||
понентами так называемого оператора |
квазиспина |
Q. Эти |
компо |
||||||||
ненты |
оператора |
Q |
удовлетворяют |
таким же |
коммутационным |
||||||
соотношениям (186), каким удовлетворяют спиновые |
операторы |
||||||||||
моментов. Собственные значения |
Q и MQ операторов |
Q и QZ |
можно |
||||||||
использовать как квантовые числа при классификации |
состояний |
||||||||||
конфигураций Iй. При фиксированном |
полном числе |
электронов п |
|||||||||
и при фиксированном квантовом числе |
/ квантовые |
числа |
Q и MQ. |
||||||||
просто даются выражениями |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Ч = - |
^ |
И |
M |
Q = |
|
' - J |
, |
|
|
(187) |
в которых и — квантовое число |
сеньорита. |
Читатель, |
интересую |
||||||||
щийся |
подробностями, |
может |
обратиться |
к цитированной |
работе |
Джадда. Среди других авторов Фенейль [96—99] отметил, что кон цепция квазиспина легко обобщается на случай смешанных конфи гураций.
Концепция квазиспина имеет значение не только для классифи
кации |
состояний многоэлектронных |
конфигураций, |
но, |
что |
более |
||||
важно, также и для описания симметрийных |
свойств |
операторов,, |
|||||||
действующих на состояния, |
классифицированные |
по |
квазиспину. |
||||||
Поскольку |
состояния отдельной |
конфигурации |
Іп |
преобразу |
|||||
ются |
либо |
по представлению |
[V2V2 • - • Ѵз] (при |
четном |
п) |
группы |
|||
RSM, |
либо |
по представлению |
[ѴгѴг--.—Ѵг] |
(при |
нечетном п) этой |
группы, то операторы, действующие на эти состояния, должны пре образовываться по неприводимым представлениям группы Ru+ь.* появляющимся в кронекеровских квадратах этих представлений, т. е. эти операторы должны преобразовываться по представлениям, появляющимся в разложениях
[72 72 |
- . . ± 1 / 2 І Х [ 1 / 2 , / 2 |
••• ± 7 2 ] = |
= |
[0 . . . 0] +[110 . . . |
0] +[11110 . . . 0] + [11 . . . 1 ± 1]; (188) |
здесь надо брать либо везде верхние, либо везде нижние знаки. Формула (188) тривиально следует из того, что было сказано в от ношении спиновых представлений в гл. 7.