Ključna razlika med fino in hiperfino strukturo je v tem, da je v finih strukturah cepitev črt posledica sprememb energije, ki nastanejo zaradi elektronske spin-orbitalne sklopitve, medtem ko je v hiperfinih strukturah cepitev črt rezultat interakcije med magnetnim poljem in jedrskim spinom.
Običajno fina struktura opisuje cepitev črt spektralnih črt atomov, ki se pojavi kot posledica vrtenja elektrona in relativističnih popravkov nerelativistične Schrodingerjeve enačbe. Po drugi strani pa je hiperfina struktura rezultat interakcije med notranje ustvarjenim električnim in magnetnim poljem ter jedrom atomov ali jedri v molekulah.
Kaj je fina struktura?
Fina struktura je cepitev spektralnih črt atomov kot posledica vrtenja elektronov in relativističnih popravkov nerelativistične Schrodingerjeve enačbe. Ta pojav sta leta 1887 prva izmerila Albert A. Michelson in Edward W. Morley za atom vodika. Osnova za njihovo merjenje so bile teorije, ki jih je predstavil Arnold Sommerfeld. Te meritve so vodile do uvedbe konstante fine strukture. Konstanta fine strukture je brezrazsežno število, ki je približno enako 1/137.
Slika 01: Razcepni vzorec fine strukture za devterij (ohlajen)
Grobno strukturo črtastih spektrov lahko podamo z uporabo napovedi kvantne mehanike nerelativističnih elektronov brez spina. Na primer, v atomu vodika je bruto struktura v glavnem odvisna od glavnega kvantnega števila, n. Natančnejši model bo uporabil tudi relativistične in spinske učinke atoma, ki lahko prekinejo degeneracijo energijskih ravni atoma vodika in vodijo do cepitve spektralnih linij. Lestvico cepitve fine strukture glede na bruto strukturno energijo lahko podamo kot (Za)2, kjer je Z atomsko število, a je strukturna konstanta plavuti.
Kaj je hiperfina struktura?
Hiperfina struktura je cepitev energijskih ravni v atomih, molekulah in ionih zaradi interakcije med elektronskimi oblaki in jedrom. Značilno je, da hiperfina struktura nastane v atomih zaradi energije jedrskega magnetnega dipolnega momenta, ki interagira z magnetnim poljem, ki ga ustvarjajo elektroni in energijo jedrskega električnega kvadrupolnega momenta v gradientu električnega polja. To se zgodi zaradi porazdelitve naboja znotraj atoma.
Slika 02: Vzorci fine in hiperfine strukture za nevtralni vodikov atom
Podobno hiperfina struktura v molekuli nastane zaradi učinkov energije jedrskega magnetnega dipolnega momenta in magnetnega polja, poleg tega pa vključuje tudi energijo, ki je povezana z različnimi magnetnimi jedri v molekulah. Vključuje tudi interakcijo med jedrskimi magnetnimi momenti in magnetnim poljem, ki nastane z vrtenjem molekule.
Kakšna je razlika med fino in hiperfino strukturo?
Na splošno fina struktura opisuje cepitev spektralnih črt atomov kot rezultat vrtenja elektrona in relativističnih popravkov nerelativistične Schrodingerjeve enačbe. Ključna razlika med fino in hiperfino strukturo je v tem, da je v finih strukturah cepitev črt posledica sprememb energije, ki nastanejo s sklopitvijo spin-orbita elektronov, medtem ko je v hiperfinih strukturah cepitev črt posledica interakcije med magnetno polje in jedrski spin.
Spodnja tabela povzema razlike med fino in hiperfino strukturo.
Povzetek – Fina proti hiperfini strukturi
Fina struktura je cepitev spektralnih črt atomov, ki se zgodi kot posledica vrtenja elektrona in relativističnih popravkov nerelativistične Schrodingerjeve enačbe. Medtem je hiperfina struktura cepitev energijskih ravni v atomih, molekulah in ionih zaradi interakcije med elektronskimi oblaki in jedrom. Ključna razlika med fino in hiperfino strukturo je v tem, da je v finih strukturah cepitev črt posledica sprememb energije, ki nastanejo s sklopitvijo spin-orbita elektronov, medtem ko je v hiperfinih strukturah cepitev črt posledica interakcije med magnetno polje in jedrski spin.
