Experimentalphysik III (Atomphysik)

182 Kapitel 9. Mehrelektronensysteme
Empirisch findet man im He–
Spektrum zwei verschiedene Term–
Systeme, so als ob es zwei Sorten
von He–Atomen gäbe:
• Parahelium: Bei diesem
System koppeln die Spins
zu S = 0, wir erhalten ein
Singulett–System, das also
keine Feinstruktur zeigt.
• Orthohelium: Hier stehen
die Spins parallel zueinander
(S = 1). Der resultierende
Gesamtspin S hat drei Einstellungsmöglichkeiten
zu
einem inneren Magnetfeld B l ,
das mit dem Bahndrehimpuls
der Elektronen verknüpft
ist. Die so resultierende
Spin–Bahn–Kopplung führt
zu einer dreifachen Feinstrukturaufspaltung
aller
Terme mit verschiedenem
Gesamt–Bahndrehimpuls
(also ausgenommen aller S–
Terme). Wir erhalten ein
Triplett–Termschema.
Man beobachtet zusätzlich, daß
E/[ eV]
0.8
eV
−1
−2
−3
−4
−5
−24.6
0
3 1 S 0
2 1 S 0
1 1 S 0
1. der Grundzustand nur im Parahelium vorkommt,
2. 2 1 S 0 und 2 3 S 1 metastabil sind,
(Singulett) (Triplett)
Parahelium
Orthohelium
3 1 P 1
2 1 P 1
3 1D2 3 3S0 2 3 S 1
3 3 P 0,1,2
2 3 P 0,1,2
Interkombinationslinie
Verboten!
3 3 D 1,2,3
Abb. 9.4: Termschema des Helium–Atoms aufgeteilt in die Tripletts des
Ortho–He (die aufgrund der geringen Termaufspaltung in dieser Zeichnung
zusammenfallen)und die Singuletts des Para–He.
3. es keine Übergänge zwischen Ortho– und Parahelium gibt. Dies ist das sogenannte Interkombinationsverbot.
Hier ist nun eine Zwischenbemerkung im Hinblick auf die Notation nötig. Hier sei nun die
spektroskopische Termbezeichnung (vgl. Kapitel 6.7) dem Besetzungszustand gegenübergestellt.
Die Schreibweise (1s) 1 (2p) 1 soll bedeuten: ein Elektron befindet sich im 1s Zustand eines im 2p
Zustand. In der Klammer stehen die Quantenzahlen, die Besetzungszahl steht als Index oben.
Einen solchen Besetzungszustand der Niveaus nennt man eine Konfiguration.
Wir wollen nur einfach angeregte Zustände betrachten, d.h. bei dem nur ein Elektron angeregt
wird.