定义
精细结构在光谱学中是指原子的主要光谱线分裂为两个或更多个分量,每个分量表示的波长略有不同。
当原子从一个能量状态过渡到另一个能量状态的时候会发出光子,从而产生精细结构。这些分裂的线被称为主要光谱线的精细结构,其产生原因是,电子的自旋会产生磁场,因此可以和电子围绕原子核的旋转所产生的磁场相互作用,从而产生精细结构。
这种分裂的数目的特征可以用一个称为精细结构常数的无量纲常数表征。该常数定义为:
其中,k是库伦常数,e是电子电荷,h是普朗克常数,c为光速。计算可得该常数约为1/137。
在碱金属原子(例如钠和钾)的原子中,有两个具有精细结构的成分(称为双峰),而在碱土原子中,则具有三个成分(三重态)。 这是因为碱金属原子在电子的闭合核或壳之外仅具有一个电子,而碱土原子具有两个这样的电子。 对应线的双峰分离随原子序数增加; 因此,对于锂(原子序数为3),双峰可能无法通过普通的分光镜分辨出来,而对于铷(原子序数为37),双峰可能会被广泛分离[1] 。
参考文献
[1] Fine structure The Editors of Encyclopaedia Britannica Encyclopædia Britannica https://www.britannica.com/science/fine-structure
参阅:超精细结构、原子光谱