Quelle est la différence entre la structure fine et hyperfine

Le Différence clé entre la structure fine et hyperfine est que dans les structures fines, le fractionnement de la ligne est le résultat des changements d'énergie qui sont produits par couplage de spin-orbite électronique, tandis que dans les structures hyperfines, le fractionnement de la ligne est le résultat de l'interaction entre le champ magnétique et la rotation nucléaire.

Habituellement, une structure fine décrit le fractionnement de la ligne des lignes spectrales d'atomes qui se produisent à la suite de la rotation électronique et des corrections relativistes à l'équation de Schrodinger non relativiste. D'un autre côté, une structure hyperfine est le résultat de l'interaction entre un champ électrique et magnétique généré en interne et le noyau d'atomes ou de noyaux dans les molécules.

CONTENU

1. Aperçu et différence clé
2. Quelle est la structure fine  
3. Qu'est-ce que la structure hyperfine
4. Effet de structure hyperfine fin vs sous forme tabulaire
5. Résumé

Quelle est la structure fine?

La structure fine est la division des lignes spectrales des atomes à la suite de la rotation électronique et des corrections relativistes à l'équation de Schrodinger non relativiste. Ce phénomène a été mesuré pour la première fois par Albert A. Michelson et Edward W. Morley en 1887 pour l'atome d'hydrogène. La base de leur mesure a été les théories introduites par Arnold Sommerfeld. Ces mesures ont conduit à l'introduction de la structure fine constante. La constante de structure fine est un nombre sans dimension qui est approximativement égal à 1/137.

Figure 01: Modèle de division de structure fine pour le deutérium (refroidi)

Nous pouvons donner la structure brute des spectres de ligne en utilisant les prévisions de la mécanique quantique des électrons non relativistes sans rotation. Par exemple, dans un atome d'hydrogène, la structure brute dépend principalement du principal numéro quantique, n. Un modèle plus précis utilisera également les effets relativistes et spin de l'atome, ce qui peut briser la dégénérescence des niveaux d'énergie de l'atome d'hydrogène et conduit à diviser les lignes spectrales. Nous pouvons donner l'échelle du fractionnement de la structure fine par rapport à l'énergie de structure brute comme (ZA)², où z est le nombre atomique, et a est la structure des nageoires constante.

Qu'est-ce que la structure hyperfine?

La structure hyperfine est le fractionnement des niveaux d'énergie dans les atomes, les molécules et les ions en raison de l'interaction entre les nuages ​​d'électrons et le noyau. En règle générale, une structure hyperfine survient dans les atomes en raison de l'énergie du moment dipolaire magnétique nucléaire, qui interagit avec le champ magnétique généré par les électrons et l'énergie du moment quadripolaire électrique nucléaire dans le gradient de champ électrique. Cela se produit en raison de la répartition des charges dans l'atome.

Figure 02: Modèles de structure fine et hyperfine pour un atome d'hydrogène neutre

De même, une structure hyperfine dans une molécule se produit en raison des effets de l'énergie du moment dipolaire magnétique nucléaire et du champ magnétique, mais en outre, il comprend également l'énergie associée à différents noyaux magnétiques dans les molécules. Il comprend également l'interaction entre les moments magnétiques nucléaires et le champ magnétique généré par la rotation de la molécule.

Quelle est la différence entre la structure fine et hyperfine?

Généralement, une structure fine décrit le fractionnement de la ligne des lignes spectrales d'atomes à la suite de la rotation électronique et des corrections relativistes à l'équation de Schrodinger non relativiste. La principale différence entre la structure fine et l'hyperfine est que dans les structures fines, le fractionnement de la ligne est le résultat des changements d'énergie qui sont produits par couplage de spin-orbite électronique, tandis que dans les structures hyperfines, le fractionnement de la ligne est le résultat de l'interaction entre la champ magnétique et rotation nucléaire.

Le tableau ci-dessous résume la différence entre les structures fines et hyperfines.

Résumé - Fine vs Hyperfine Structure

La structure fine est le fractionnement des lignes spectrales des atomes qui se produit à la suite de la rotation électronique et des corrections relativistes à l'équation de Schrodinger non relativiste. Pendant ce temps, la structure hyperfine est le fractionnement des niveaux d'énergie dans les atomes, les molécules et les ions en raison de l'interaction entre les nuages ​​d'électrons et le noyau. La principale différence entre la structure fine et l'hyperfine est que dans les structures fines, le fractionnement de la ligne est le résultat des changements d'énergie qui sont produits par couplage de spin-orbite électronique, tandis que dans les structures hyperfines, le fractionnement de la ligne est le résultat de l'interaction entre la champ magnétique et rotation nucléaire.

Référence:

1. «Structure hyperfine." Vedantu, Vedantu, 4 mai 2021.

Image gracieuseté:

1. «Fabry Perot etalon anneaux Fringe» de Johnwalton - Propre travaux (CC par 3.0) via Commons Wikimedia
2. «Fine Hyperfine niveaux» par !Original: Djindicavector: Edudobay - Propre travaux basé sur: Niveaux d'hyperfine fins.PNG par Djindica, domaine public) via Commons Wikimedia