Grundlagen der elementanalytischen Sternspektroskopie - FG ...

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Warum beobachtet man, außer beim Übergang auf das 1s Niveau, bei allen Zuständen im
Wasserstoffatom Dubletts, obwohl doch die Feinstrukturregel für alle s-Orbitale gilt? Der
aufmerksame Leser wird schnell die Fangfrage erkannt haben. Da alle Unterschalen im
Wasserstoffatom energetisch gleichwertig sind, fallen die Unterschalen mit den Hauptschalen
zusammen. Das Fehlen von Dubletts in den s-Orbitalen tritt übrigens auch bei den
Alkalimetallen auf, die wie der Wasserstoff nur ein Valenzelektron haben.
Bei Berechnung der zu erwartenden Spektrallinien geht man erwartungsgemäß so vor:
Formel 4.1.4.3: Energie eines emittierten Photons
Für En1 oder En2 sind jetzt Enl + ΔEls (l+½) bzw. Enl + ΔEls (l-½) einzusetzen, je nachdem
welchen Übergang man berechnen will. Es drängt sich die Frage förmlich auf, ob unter
Beachtung der Auswahlregeln die Übergänge zwischen unterschiedlichen Feinstrukturniveaus
beliebig sind. Nein, sind sie nicht, denn die wichtige Auswahlregel Δj = 0, ±1 hatte ich vorhin
nur angedeutet, da wir die Spin-Bahn-Kopplung noch nicht kannten. Eine weitere zu klärende
Frage wäre, in welchen Größenordnungen sich die Feinstrukturaufspaltung abspielt. Das ist
sehr unterschiedlich. Beim Wasserstoff liegt sie für die Balmer Linien bei ca. 0,01nm , für die
Natrium D-Linie, die noch gesondert behandelt wird, jedoch schon bei 0,6nm.
4.1.4.2 Spektroskopische Notation
Abbildung 4.1.4.1: allgemeine Feinstrukturaufspaltung
Enl = En
In der Spektroskopie hat sich eine andere Schreibweise für die Konfiguration von Elektronen
etabliert. In ihr ist die Art der Feinstrukturaufspaltung bereits enthalten. Allgemein setzt sich
diese Notation folgendermaßen zusammen:
E Photon = E n1 − E n 2