Nyckelskillnaden mellan fin och hyperfin struktur är att i fina strukturer är linjedelningen ett resultat av energiförändringarna som produceras av elektronspin-omloppskoppling, medan i hyperfina strukturer är linjedelningen ett resultat av interaktionen mellan magnetfältet och kärnspinn.
Vanligtvis beskriver en fin struktur linjedelningen av spektrallinjer av atomer som uppstår som ett resultat av elektronspin och relativistiska korrigeringar av den icke-relativistiska Schrodinger-ekvationen. Å andra sidan är en hyperfin struktur ett resultat av interaktionen mellan ett internt genererat elektriskt och magnetiskt fält och kärnan av atomer eller kärnor i molekyler.
Vad är Fine Structure?
Den fina strukturen är splittringen av atomernas spektrallinjer som ett resultat av elektronspin och relativistiska korrigeringar av den icke-relativistiska Schrodinger-ekvationen. Detta fenomen mättes först av Albert A. Michelson och Edward W. Morley 1887 för väteatomen. Grunden för deras mätning var de teorier som introducerades av Arnold Sommerfeld. Dessa mätningar ledde till införandet av finstrukturkonstanten. Finstrukturkonstanten är ett dimensionslöst tal som är ungefär lika med 1/137.
Figur 01: Finstrukturdelningsmönster för deuterium (kylt)
Vi kan ge bruttostrukturen för linjespektra genom att använda förutsägelserna av kvantmekaniken för icke-relativistiska elektroner utan spin. Till exempel, i en väteatom, beror bruttostrukturen huvudsakligen på det huvudsakliga kvanttalet, n. En mer exakt modell kommer också att använda relativistiska och spinneffekter av atomen, vilket kan bryta degenerationen av väteatomens energinivåer och leda till att spektrallinjerna splittras. Vi kan ge skalan för finstrukturens splittring i förhållande till bruttostrukturenergin som (Za)2, där Z är atomnumret och a är fenornas strukturkonstant.
Vad är hyperfin struktur?
Den hyperfina strukturen är uppdelningen av energinivåer i atomer, molekyler och joner på grund av interaktionen mellan elektronmoln och kärnan. Typiskt uppstår en hyperfin struktur i atomer på grund av energin från det kärnmagnetiska dipolmomentet, som interagerar med det magnetiska fältet som genereras av elektronerna och energin från det kärnelektriska fyrpolmomentet i den elektriska fältgradienten. Detta händer på grund av fördelningen av laddning inom atomen.
Figur 02: Fina och hyperfina strukturmönster för en neutral väteatom
På liknande sätt uppstår en hyperfin struktur i en molekyl på grund av effekterna av energin från det kärnmagnetiska dipolmomentet och magnetfältet, men dessutom inkluderar den också den energi som är associerad med olika magnetiska kärnor i molekyler. Det inkluderar också interaktionen mellan de kärnmagnetiska momenten och det magnetiska fältet som genereras av molekylens rotation.
Vad är skillnaden mellan fin och hyperfin struktur?
Allmänt sett beskriver en fin struktur linjedelningen av spektrallinjer av atomer som ett resultat av elektronspin och relativistiska korrigeringar av den icke-relativistiska Schrodinger-ekvationen. Den viktigaste skillnaden mellan fin och hyperfin struktur är att i fina strukturer är linjedelningen ett resultat av energiförändringarna som produceras av elektronspin-omloppskoppling, medan i hyperfina strukturer är linjedelningen ett resultat av interaktionen mellan magnetfält och kärnspinn.
Tabellen nedan sammanfattar skillnaden mellan fina och hyperfina strukturer.
Sammanfattning – Fin kontra hyperfin struktur
Den fina strukturen är uppdelningen av atomernas spektrallinjer som sker som ett resultat av elektronspin och relativistiska korrigeringar av den icke-relativistiska Schrodinger-ekvationen. Under tiden är den hyperfina strukturen uppdelningen av energinivåer i atomer, molekyler och joner på grund av interaktionen mellan elektronmoln och kärnan. Den viktigaste skillnaden mellan fin och hyperfin struktur är att i fina strukturer är linjedelningen ett resultat av energiförändringarna som produceras av elektronspin-omloppskoppling, medan i hyperfina strukturer är linjedelningen ett resultat av interaktionen mellan magnetfält och kärnspinn.
