Experimentalphysik III (Atomphysik)

128 Kapitel 6. Atomare magnetische Momente, Richtungsquantelung
Es ist üblich, aber leider verwirrend, daß der Buchstabe S nun gleichzeitig zwei ganz verschiedene
Bedeutungen hat: Einmal steht S für den Bahndrehimpuls L = 0 und einmal für den Gesamtspin
S = �
i si .
Durch den Effekt der Spin–Bahn–Kopplung zeigen auch Alkali–Atome eine Aufspaltung der
Terme.
Feinstruktur durch Spin–Bahn–Kopplung:
Na : 3P → 3 2 P 1/2 und 3 2 P 3/2 : ∆ = 2.13 · 10 −3 eV
K : 4P → 4 2 P 1/2 und 4 2 P 3/2 : ∆ = 8.41 · 10 −3 eV
Cs : 6P → 6 2 P 1/2 und 6 2 P 3/2 : ∆ = 68.7 · 10 −3 eV
Da die S–Terme einfach und die P – und D–Terme doppelt vorhanden sind, erhält man Dublett–
Charakter für die prinzipal– und der sharp–Serie, d.h. man erhält jeweils 2 Linien. Linien der
diffuse– und der fundamental–Serie sind aufgrund der Auswahlregeln ∆l = ±1 ,∆j =0, ±1
dagegen Tripel.
n=4
n=3
n=2
S P D F
1/2
3/2
1/2
5/2
3/2
7/2
5/2
5/2
1/2
3/2
1/2
3/2
1/2
3/2
1/2
Abb. 6.25: Termschema für Alkali–Atome mit Einschluß der
Spin–Bahn–Wechselwirkung; nicht maßstäblich.
Abb. 6.26: Erlaubte und verbotene Übergänge zwischen
P– und D–Zustände des Alkali–Atoms.
6.8 Feinstruktur der Röntgenemissionslinien, Röntgenkanten
bei Absorption
Die Linien, die wir mit K α , K β ,...,L α , L β ,... usw. bezeichneten, stellen diejenigen Übergänge
aus den entsprechenden Schalen mit höherer Hauptquantenzahl n dar (vgl. Kapitel 5.7). Die
Emissionslinien, die dadurch entstehen, daß ein Loch in einer inneren Schaale aufgefüllt wird,
bedeuten, daß wir Energie gewinnen, wenn ein Loch geschlossen wird.
Ein besseres experimentelles Auflösungsvermögen zeigt jedoch, daß auch diese Linien eine viel
differenziertere Struktur aufweisen. Der Grund für diese Feinstruktur ist in der Spin–Bahn–
Wechselwirkung zu suchen (vgl. Kapitel 6.5) (Analog zur Feinstruktur optischer Linien). Die
Zunahme der Energie dieser Wechselwirkung ist proportional zu Z 4 .