Ključna razlika između fine i hiperfine strukture je u tome što je u finim strukturama cijepanje linija rezultat energetskih promjena koje nastaju spajanjem elektrona spin-orbita, dok je u hiperfinim strukturama cijepanje linija rezultat interakcije između magnetnog polja i nuklearnog spina.
Obično, fina struktura opisuje cijepanje spektralnih linija atoma koje nastaje kao rezultat spina elektrona i relativističkih korekcija nerelativističke Schrodingerove jednačine. S druge strane, hiperfina struktura je rezultat interakcije između interno generiranog električnog i magnetskog polja i jezgra atoma ili jezgara u molekulima.
Šta je fina struktura?
Fina struktura je cijepanje spektralnih linija atoma kao rezultat spina elektrona i relativističkih korekcija nerelativističke Schrodingerove jednačine. Ovu pojavu su prvi izmjerili Albert A. Michelson i Edward W. Morley 1887. za atom vodonika. Osnova za njihovo mjerenje bile su teorije koje je uveo Arnold Sommerfeld. Ova mjerenja su dovela do uvođenja konstante fine strukture. Konstanta fine strukture je bezdimenzionalni broj koji je približno jednak 1/137.
Slika 01: Uzorak cijepanja fine strukture za deuterijum (hlađen)
Možemo dati bruto strukturu linijskih spektra koristeći predviđanja kvantne mehanike nerelativističkih elektrona koji nemaju spin. Na primjer, u atomu vodika, bruto struktura uglavnom ovisi o glavnom kvantnom broju, n. Precizniji model će također koristiti relativističke i spin efekte atoma, koji mogu prekinuti degeneraciju energetskih nivoa atoma vodika i dovesti do cijepanja spektralnih linija. Možemo dati skalu cijepanja fine strukture u odnosu na bruto strukturnu energiju kao (Za)2, gdje je Z atomski broj, a a konstanta strukture peraja.
Šta je hiperfina struktura?
Hiperfina struktura je cijepanje energetskih nivoa u atomima, molekulima i jonima zbog interakcije između elektronskih oblaka i jezgra. Tipično, hiperfina struktura nastaje u atomima zbog energije nuklearnog magnetskog dipolnog momenta, koji je u interakciji s magnetskim poljem koje stvaraju elektroni i energijom nuklearnog električnog kvadrupolnog momenta u gradijentu električnog polja. To se događa zbog raspodjele naboja unutar atoma.
Slika 02: Obrasci fine i hiperfine strukture za neutralni atom vodika
Slično, hiperfina struktura u molekulu nastaje zbog efekata energije nuklearnog magnetskog dipolnog momenta i magnetnog polja, ali dodatno uključuje i energiju koja je povezana sa različitim magnetnim jezgrama u molekulima. Takođe uključuje interakciju između nuklearnih magnetnih momenata i magnetnog polja koje nastaje rotacijom molekula.
Koja je razlika između fine i hiperfine strukture?
Uopšteno govoreći, fina struktura opisuje cijepanje spektralnih linija atoma kao rezultat spina elektrona i relativističkih korekcija nerelativističke Schrodingerove jednačine. Ključna razlika između fine i hiperfine strukture je u tome što je u finim strukturama cijepanje linija rezultat energetskih promjena koje nastaju spajanjem elektrona spin-orbita, dok je u hiperfinim strukturama cijepanje linija rezultat interakcije između magnetno polje i nuklearni spin.
Tabela u nastavku sumira razliku između finih i hiperfinih struktura.
Sažetak – Fina vs Hiperfina struktura
Fina struktura je cijepanje spektralnih linija atoma koje se dešava kao rezultat spina elektrona i relativističkih korekcija nerelativističke Schrodingerove jednačine. U međuvremenu, hiperfina struktura je cijepanje energetskih nivoa u atomima, molekulima i jonima zbog interakcije između elektronskih oblaka i jezgra. Ključna razlika između fine i hiperfine strukture je u tome što je u finim strukturama cijepanje linija rezultat energetskih promjena koje nastaju spajanjem elektrona spin-orbita, dok je u hiperfinim strukturama cijepanje linija rezultat interakcije između magnetno polje i nuklearni spin.
