Пра­вило отбора.

В квантовой механике возникают особые правила отбора, ограничива­ющие число возможных переходов электрона в атоме, связанных с ис­пусканием или поглощением света. Если бы таких правил отбора не существовало, то число линий в спектрах излучения и поглощения атома было бы произвольно велико.

Оказывается, например, что в атомах, где существует две системы энергетических уровней — одиноч­ные (синглетные) и тройные (триплетные) (гелий, ртуть),— практиче­ски не наблюдается переходов между синглетными и триплетными уров­нями

Переходы между уровнями называются разрешенными переходами, если матричный элемент дипольного перехода отличен от нуля. В этом случае спектральные линии интенсивные. Переходы между уровнями называются запрещенными переходами, если матричный элемент дипольного перехода равен нулю.

Разрешенные переходы  удовлетворяют правилу отбора:

,

где n_f и n_i — квантовые числа конечного и начального состояния соответственно. То есть, переходы могут происходить только между соседними состояниями.

Для магнитного квантового числа  .

Свет, который испускается при переходе с  , линейно поляризован. При переходах с   испускается циркулярно- поляризованный свет.

Для квантового числа полного момента многоэлектронной системы  .

Кроме того, запрещены переходы между состояниями, в которых оба квантовых числа полного момента равны нулю.

Для орбитального квантового числа  .

Если говорить о многоэлектронных системах в атомах, то нужно учитывать следующие правила отбора: 1. Переходы между термами разной мультиплетности запрещены. 2. Магнито-дипольные переходы запрещены, если меняется радиальное квантовое число. 3. Переходы EL имеют четность (-1)^L , переходы ML — (-1)^L+1. 4. Для переходов EL и ML имеет место неравенство  ,где   — изменение орбитального квантового числа,   и   — начальный и конечный полный момент.

 

Многоэлектронные атомы- атомы, содержащие более одного валентного электрона.

Распределение электронов по состояниям.

Согласно классической теории, электроны в основном (невоз­бужденном) состоянии атома должны занимать самый нижний, т. е. основной, энергетический уровень. Однако, как оказалось впоследствии, заполнение электронных оболочек атома подчиня­ется принципу, сформулированному Паули на основе обобщения опытных данных.

Порядок заполнения электронных состояний определяется двумя принципами:

принцип Паули: в атоме может быть только один электрон с данным набором квантовых чисел;

Принцип Паули в простейшей формулировке: в одном и том же атоме не может быть более одного электрона с одинаковым набором четырех квантовых чисел n,  ,   и  ., т. е. Z (n,  ,   и  )=0 или 1, где Z (n,  ,   и  ) — число электронов, находящихся в квантовом состоянии, описываемом набором четырех квантовых чисел: n,  ,   и  . Таким образом, принцип Паули утверждает, что два электрона, связанные в одном и том же атоме, различаются значениями по крайней мере одного квантового числа.

принцип минимума энергии: Электроны заселяют атомные орбитали, начиная с подуровня с меньшей энергией.  Следует учесть, что вследствие взаимодействия электронов друг с другом значения энергии зависят не только от главного квантового числа n, но и от орбитального l.

Совокупность электронов атома с заданным значением главного квантового числа n образует электронную оболочку атома (эти электроны объединяют близкие значения энергии и средняя удаленность от ядра; из последнего родилось и название). 

Механический и магнитный моменты(спин) атома

Механический момент: , где - орбитальное квантовое число

Собственный магнитный момент:

Спин - собственный магнитный момент количества движения элементарной частицы имеет квантовую природу. Спин электрона характеризуется спиновым квантовым числом ms, которое может быть равно +1/2 и −1/2.

Отношение магнитного момента к механическому моменту электрона, называется магнитомеханическим отношением или g-фактором.