Tương tác spin–quỹ đạo

Tương tác giữa spin với hiệu dụng gắn với chuyển động tương đối của electron và hạt nhân. Nó góp phần tạo cấu trúc tinh tế của phổ.

Lĩnh vực: Cơ học, nhiệt, điện từ và lượng tử

Định nghĩa trên trang này được dùng trong lĩnh vực vừa nêu. Một từ giống nhau ở môn khác có thể mang nghĩa khác.

Bài giảng dùng khái niệm này

• Cơ học lượng tử II: Cấu trúc nguyên tửVật lý 2

Giải thích kỹ thuật

Chuyển động tương đối của electron và hạt nhân tạo cách mô tả một hiệu dụng tác dụng lên spin. Khi xử lý nhất quán, đóng góp này gắn với tương tác giữa spin và .

$$\mathbf{J}=\mathbf{L}+\mathbf{S}.$$

Với electron, các giá trị tổng j là $\ell +1/2$ và $\ell -1/2$, trừ trường hợp $\ell =0$ chỉ có j = 1/2. Những cùng n và $\ell$ nhưng khác j có thể bị tách .

Cấu trúc tinh tế của hydro còn có các hiệu chỉnh tương đối tính. Không quy mọi tách mức nhỏ cho riêng một cơ chế hoặc dùng một ngoài tùy ý thay cho tương tác nội tại.

Khi so sánh hai vạch rất gần nhau, cần lấy hiệu bằng hc nhân hiệu hai nghịch đảo bước sóng. Hiệu bước sóng không tỉ lệ trực tiếp với hiệu năng lượng nếu bỏ mẫu số.

Ví dụ

Hai có cùng n và $\ell$ nhưng khác số lượng tử tổng j có thể có hơi khác nhau.

Khi nào cần dùng?

Phân tích cấu trúc đôi vạch phổ và phân biệt các mức có tổng mômen khác nhau.

Câu hỏi ôn lại

Mọi trường hợp $\ell$ đều có hai giá trị $j=\ell \pm 1/2$ không?

Xem đáp án

Không. Với $\ell =0$ chỉ có j = 1/2. Nhánh $\ell -1/2$ chỉ tồn tại khi $\ell$ ít nhất bằng 1.

Thuật ngữ liên quan

• Mômen động lượng quỹ đạo lượng tử
• Spin lượng tử
• Hiệu ứng Zeeman

Tài liệu tham khảo

Young & Freedman, University Physics with Modern Physics, ấn bản 15, chương 41, trang 1360–1398.