Diferența cheie dintre structura fină și cea hiperfină este că, în structurile fine, diviziunea liniei este rezultatul modificărilor de energie care sunt produse de cuplarea electronului spin-orbita, în timp ce în structurile hiperfine, diviziunea liniei este un rezultat a interacțiunii dintre câmpul magnetic și spin nuclear.
De obicei, o structură fină descrie diviziunea liniilor spectrale ale atomilor care are loc ca urmare a spinului electronilor și a corecțiilor relativiste ale ecuației Schrodinger non-relativiste. Pe de altă parte, o structură hiperfină este rezultatul interacțiunii dintre un câmp electric și magnetic generat intern și nucleul atomilor sau nucleelor din molecule.
Ce este Structura Fină?
Structura fină este împărțirea liniilor spectrale ale atomilor ca rezultat al spinului electronilor și al corecțiilor relativiste la ecuația Schrodinger nerelativistă. Acest fenomen a fost măsurat pentru prima dată de Albert A. Michelson și Edward W. Morley în 1887 pentru atomul de hidrogen. Baza pentru măsurarea lor au fost teoriile introduse de Arnold Sommerfeld. Aceste măsurători au condus la introducerea constantei structurii fine. Constanta structurii fine este un număr adimensional care este aproximativ egal cu 1/137.
Figura 01: Model de divizare a structurii fine pentru deuteriu (răcit)
Putem da structura brută a spectrelor de linii folosind predicțiile mecanicii cuantice a electronilor non-relativisti care nu au spin. De exemplu, într-un atom de hidrogen, structura brută depinde în principal de numărul cuantic principal, n. Un model mai precis va folosi, de asemenea, efecte relativiste și spin ale atomului, care pot sparge degenerarea nivelurilor de energie ale atomului de hidrogen și duce la scindarea liniilor spectrale. Putem da scara divizării structurii fine în raport cu energia structurii brute ca (Za)2, unde Z este numărul atomic și a este constanta structurii aripioarelor.
Ce este structura hiperfină?
Structura hiperfină este împărțirea nivelurilor de energie în atomi, molecule și ioni datorită interacțiunii dintre norii de electroni și nucleu. De obicei, o structură hiperfină apare în atomi datorită energiei momentului dipol magnetic nuclear, care interacționează cu câmpul magnetic care este generat de electroni și energia momentului cvadrupol electric nuclear în gradientul câmpului electric. Acest lucru se întâmplă datorită distribuției sarcinii în interiorul atomului.
Figura 02: Modele de structură fină și hiperfine pentru un atom de hidrogen neutru
În mod similar, o structură hiperfină într-o moleculă apare din cauza efectelor energiei momentului dipol magnetic nuclear și a câmpului magnetic, dar în plus, include și energia care este asociată cu diferite nuclee magnetice din molecule. Include, de asemenea, interacțiunea dintre momentele magnetice nucleare și câmpul magnetic care este generat de rotația moleculei.
Care este diferența dintre structura fină și cea hiperfină?
În general, o structură fină descrie divizarea liniilor spectrale ale atomilor ca urmare a spinului electronilor și corecțiilor relativiste la ecuația Schrodinger non-relativista. Diferența cheie dintre structura fină și cea hiperfină este că, în structurile fine, diviziunea liniei este rezultatul modificărilor de energie care sunt produse de cuplarea electronului spin-orbita, în timp ce în structurile hiperfine, diviziunea liniei este rezultatul interacțiunii dintre câmp magnetic și spin nuclear.
Tabelul de mai jos rezumă diferența dintre structurile fine și hiperfine.
Rezumat – Structură fină vs hiperfină
Structura fină este împărțirea liniilor spectrale ale atomilor, care are loc ca urmare a spinului electronilor și a corecțiilor relativiste ale ecuației Schrodinger non-relativiste. Între timp, structura hiperfină este împărțirea nivelurilor de energie în atomi, molecule și ioni datorită interacțiunii dintre norii de electroni și nucleu. Diferența cheie dintre structura fină și cea hiperfină este că, în structurile fine, diviziunea liniei este rezultatul modificărilor de energie care sunt produse de cuplarea electronului spin-orbita, în timp ce în structurile hiperfine, diviziunea liniei este rezultatul interacțiunii dintre câmp magnetic și spin nuclear.
