Přechod magnetického dipólu - Magnetic dipole transition

Interakci elektromagnetické vlny s elektronem vázaným v atomu nebo molekule lze popsat v závislosti na čase teorie poruch. Přechody magnetických dipólů popsat dominantní účinek vazby na magnetickou část elektromagnetické vlny. Lze je rozdělit do dvou skupin podle frekvence, na které jsou pozorovány: přechody optického magnetického dipólu mohou nastat na frekvencích v infračerveném, optickém nebo ultrafialovém mezi podúrovněmi dvou různých elektronických úrovní, zatímco přechody magnetické rezonance mohou nastat na mikrovlnných nebo rádiových frekvencích mezi úrovněmi momentu hybnosti v rámci jedné elektronické úrovně. Ty se nazývají Elektronová paramagnetická rezonance Přechody (EPR), pokud jsou spojeny s elektronickým momentem hybnosti atomu nebo molekuly a Jaderná magnetická rezonance Přechody (NMR), pokud jsou spojeny s momentem hybnosti jádra.^[1]

Teoretický popis

Hamiltonián elektronu vázaného v atomu interagujícím s elektromagnetickým polem je dán vztahem Pauliho rovnice (následuje teoretický popis ^[2]):

${ displaystyle H = { frac {1} {2m}} [ mathbf {P} -q mathbf {A} ( mathbf {R}, t)] ^ {2} + V (R) - { frac {q} {m}} mathbf {S} cdot mathbf {B} ( mathbf {R}, t)}$

Hamiltonian lze rozdělit na časově nezávislou a časově závislou část:

${ displaystyle H = H_ {0} + W (t)}$

s

${ displaystyle H_ {0} = { frac {1} {2m}} mathbf {P} ^ {2} + V (R)}$

atomový Hamiltonian a interakce s elektromagnetickou vlnou (časově závislou):

${ displaystyle W (t) = - { frac {q} {m}} mathbf {P} cdot mathbf {A} ( mathbf {R}, t) - { frac {q} {m} } mathbf {S} cdot mathbf {B} ( mathbf {R}, t) + { frac {q ^ {2}} {2m}} mathbf {A} ^ {2} ( mathbf { R}, t)}$

Protože poslední člen je v A kvadratický, lze jej pro malá pole zanedbávat. Časově závislá část může být Taylor se rozšířila v termínech patřících k elektrickému dipólu (z prvního členu), magnetickému dipólu (z druhého členu) a výrazům vyššího řádu, jako je elektrický kvadropol atd. Termín patřící k přechodům magnetických dipólů je:

${ displaystyle W_ {DM} (t) = - { frac {q} {2m}} ( mathbf {L} +2 mathbf {S}) cdot mathbf {B} ( mathbf {R}, t)}$

Pravidla výběru

The pravidla výběru pro povolené přechody magnetických dipólů jsou:

1. ${ displaystyle Delta J = 0, pm 1 ({ text {kromě}} J = 0 rightarrow J = 0)}$ (J: celkové kvantové číslo momentu hybnosti )

2. ${ displaystyle Delta M_ {J} = 0, pm 1}$ (${ displaystyle M_ {J}}$: projekce celková moment hybnosti podél určené osy)

3. Žádná změna parity

Srovnání s elektrickými dipólovými přechody

• Elektrické dipólové přechody mají pouze nezmizující prvek matice mezi kvantovými stavy s odlišnou paritou. Přechody magnetického dipólu a přechody elektrického kvadrupólu v kontrastu s dvojicí stavů se stejnou paritou.^[1]
• Odezva těchto dvou přechodů je mnohem slabší než odezva přechodů elektrických dipólů.
• Elektronické stavy atomů a molekul normálně nemají statický elektrický dipólový moment, ale mnoho států má statický magnetický dipólový moment. Klasický magnetizovaný horní model lze použít k dostatečnému popisu magnetických rezonancí atomů se statickým magnetickým dipólovým momentem mezi různými Zeemanovými split-sub-úrovněmi, aniž byste potřebovali úplný kvantově mechanický popis.^[2]

Reference

externí odkazy

• Národní institut pro standardy a technologie

Tento fyzika související článek je a pahýl. Wikipedii můžete pomoci pomocí rozšiřovat to.