Ključna razlika između fine i hiperfine strukture je u tome što je u finim strukturama cijepanje linija rezultat promjena energije koje nastaju spajanjem spin-orbita elektrona, dok je u hiperfinim strukturama cijepanje linija rezultat interakcije između magnetskog polja i nuklearnog spina.
Obično fina struktura opisuje cijepanje linija spektralnih linija atoma koje se javlja kao rezultat spina elektrona i relativističkih korekcija nerelativističke Schrodingerove jednadžbe. S druge strane, hiperfina struktura je rezultat interakcije između interno generiranog električnog i magnetskog polja i jezgre atoma ili jezgre u molekulama.
Što je fina struktura?
Fina struktura je cijepanje spektralnih linija atoma kao rezultat spina elektrona i relativističkih korekcija nerelativističke Schrodingerove jednadžbe. Ovaj su fenomen prvi izmjerili Albert A. Michelson i Edward W. Morley 1887. za atom vodika. Osnova za njihovo mjerenje bile su teorije koje je uveo Arnold Sommerfeld. Ova mjerenja dovela su do uvođenja konstante fine strukture. Konstanta fine strukture je bezdimenzionalni broj koji je približno jednak 1/137.
Slika 01: Obrazac cijepanja fine strukture za deuterij (ohlađen)
Možemo dati grubu strukturu linijskih spektara korištenjem predviđanja kvantne mehanike nerelativističkih elektrona koji nemaju spin. Na primjer, u atomu vodika, gruba struktura uglavnom ovisi o glavnom kvantnom broju, n. Točniji model također će koristiti relativističke i spinske efekte atoma, koji mogu prekinuti degeneraciju energetskih razina atoma vodika i dovesti do cijepanja spektralnih linija. Možemo dati skalu cijepanja fine strukture u odnosu na energiju bruto strukture kao (Za)2, gdje je Z atomski broj, a a konstanta strukture peraja.
Što je hiperfina struktura?
Hiperfina struktura je cijepanje energetskih razina u atomima, molekulama i ionima zbog interakcije između oblaka elektrona i jezgre. Tipično, hiperfina struktura nastaje u atomima zbog energije nuklearnog magnetskog dipolnog momenta, koji je u interakciji s magnetskim poljem koje generiraju elektroni i energija nuklearnog električnog kvadrupolnog momenta u gradijentu električnog polja. To se događa zbog raspodjele naboja unutar atoma.
Slika 02: Fini i hiperfini obrasci strukture za neutralni atom vodika
Slično, hiperfina struktura u molekuli nastaje zbog učinaka energije nuklearnog magnetskog dipolnog momenta i magnetskog polja, ali dodatno uključuje i energiju koja je povezana s različitim magnetskim jezgrama u molekulama. Također uključuje interakciju između nuklearnih magnetskih momenata i magnetskog polja koje nastaje rotacijom molekule.
Koja je razlika između fine i hiperfine strukture?
Općenito, fina struktura opisuje cijepanje linija spektralnih linija atoma kao rezultat spina elektrona i relativističkih korekcija nerelativističke Schrodingerove jednadžbe. Ključna razlika između fine i hiperfine strukture je u tome što je u finim strukturama cijepanje linija rezultat promjena energije koje nastaju spajanjem spin-orbita elektrona, dok je u hiperfinim strukturama cijepanje linija rezultat interakcije između magnetsko polje i nuklearni spin.
Donja tablica sažima razliku između finih i hiperfinih struktura.
Sažetak – Fina naspram hiperfine strukture
Fina struktura je cijepanje spektralnih linija atoma koje se događa kao rezultat spina elektrona i relativističkih korekcija nerelativističke Schrodingerove jednadžbe. U međuvremenu, hiperfina struktura je cijepanje energetskih razina u atomima, molekulama i ionima zbog interakcije između oblaka elektrona i jezgre. Ključna razlika između fine i hiperfine strukture je u tome što je u finim strukturama cijepanje linija rezultat promjena energije koje nastaju spajanjem spin-orbita elektrona, dok je u hiperfinim strukturama cijepanje linija rezultat interakcije između magnetsko polje i nuklearni spin.
