Теориялық кiрiспе. Ажыратқыштық қабілеті аса жоғары құралдар арқылы элемент атомдарының спектрлiк сызықтарын зерттегенде

Ажыратқыштық қабілеті аса жоғары құралдар арқылы элемент атомдарының спектрлiк сызықтарын зерттегенде бұлардың нәзiк мультиплеттiк түзілiсiнiң әрбiр құраушысы бiрнеше сызыққа жiктелiп, күрделi құрылым түрінде көрiнетiндiгi ашылған. Мәселен, натрийдың сары дублетiнiң l₁=589,0 нм сызығы 6 құраушыға, ал l₁=589,0 нм сызығы 4 құраушыға жiктелетiндiгi анықталды. Сызықтардың осыған ұқсас жiктелуi көптеген элементтер спектрлерiнде байқалады. Спектрлiк сызықтардың осылай жiктелуiн бұлардың аса нәзiк түзілiсi(АНТ) деп атайды.

Спектрлiк сызықтардың аса нәзiк түзілiсiнiң пайда болуына деңгейлердiң изотоптық ығысуы да, ядролық спиннiң болуы да себепшi болады. Бiрiншi жағдайда спектрдiң барлық сызықтарында АН құраушыларының саны бiрдей болады және АНТ байқалуы берiлген элементтiң екi немесе одан көп орнықты изотопының болуымен түсіндiрiледi. Өйткенi изотоптар ядролары массаларының бiр-бiрiнен өзгешелiгi атомдардың стационарлық күйлер энергиясын бiршама өзгертедi.

Атом ядросының, электрон немесе кез-келген элементар бөлшек сияқты, меншiктi импульс моментi-спинi болады, ол мынаған тең

, (7.1)

мұндағы I-ядроның спиндiк кванттық саны. Атомдар ядроларының спиндерi бұлардағы протон мен нейтрон санына байланысты, бүтін (нөл де), немесе бүтіннiң жартысына тең бола алады. Ядро спинi L_I механикалық моменттердiң квантталуының жалпы ережесi бойынша квантталады. Егер ядроның А массалық саны жұп болса, онда спиндiк I кванттық сан-бүтін, ал А-тақ болғанда I-саны-бүтіннiң жартысына тең мән қабылдайды. Жұп-жұп ядролар деп аталатын протондар саны да, нейтрондар саны да, жұп болатын ядролардың үлкен тобының спинi нөл және магниттiк моментi де нөл болады. Жұп-жұп изотоптардың спектрлiк сызықтарының аса нәзiк түзілiсi болмайды. Қалған изотоптардың механикалық және магниттiк моменттерi нөлден өзгеше болады.

Электрондардың атомда туғызатын магниттiк моментiне ұқсас, ядроның магниттiк моментiн мына түрде өрнектеуге болады

(7.2)

мұндағы m_p -протон массасы, g_I -ядролық қабықшалардың құрылымын ескеретiн ядроның g -факторы деп аталатын шама (шама ретi бойынша бiрге тең). Ядролық моменттердiң өлшем бiрлiгi-ядролық магнетон:

(7.3)

m_я ядролық магнетон m_Б Бор магнетонынан m_p/m=1836 есе кiшi. Атомда электрондардың магниттiк моменттерiмен салыстырғанда ядролардың магниттiк моменттерiнiң кiшi шама болуы (1836 есе) спектрлiк сызықтардың аса нәзiк түзілiсiнiң мультиплеттiк жiктелу шамасының 10^-3 мөлшерiн құрайтындай кiшi болатындығын түсіндiредi.

Сонымен, атомдық ядроның m_I магниттiк моментi атомның электрондық қабықшасы жасайтын магнит өрiсiмен әсерлеседi, соның нәтижесiнде атом DЕ_I қосымша магниттiк әсерлесу энергияға ие болады.