Η βασική διαφορά μεταξύ λεπτής και υπερλεπτής δομής είναι ότι στις λεπτές δομές, η διάσπαση γραμμής είναι αποτέλεσμα των ενεργειακών αλλαγών που παράγονται από τη σύζευξη σπιν-τροχιάς ηλεκτρονίων, ενώ στις υπερλεπτές δομές, η διάσπαση γραμμής είναι αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης μεταξύ του μαγνητικού πεδίου και του πυρηνικού σπιν.
Συνήθως, μια λεπτή δομή περιγράφει τη διάσπαση γραμμών φασματικών γραμμών ατόμων που συμβαίνει ως αποτέλεσμα σπιν ηλεκτρονίων και σχετικιστικών διορθώσεων στη μη σχετικιστική εξίσωση Schrodinger. Από την άλλη πλευρά, μια υπερλεπτή δομή είναι αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης μεταξύ ενός εσωτερικά παραγόμενου ηλεκτρικού και μαγνητικού πεδίου και του πυρήνα των ατόμων ή των πυρήνων στα μόρια.
Τι είναι η λεπτή δομή;
Η λεπτή δομή είναι η διάσπαση των φασματικών γραμμών των ατόμων ως αποτέλεσμα του σπιν ηλεκτρονίων και των σχετικιστικών διορθώσεων στη μη σχετικιστική εξίσωση Schrodinger. Αυτό το φαινόμενο μετρήθηκε για πρώτη φορά από τους Albert A. Michelson και Edward W. Morley το 1887 για το άτομο υδρογόνου. Η βάση για τη μέτρησή τους ήταν οι θεωρίες που εισήγαγε ο Arnold Sommerfeld. Αυτές οι μετρήσεις οδήγησαν στην εισαγωγή της σταθεράς λεπτής δομής. Η σταθερά λεπτής δομής είναι ένας αδιάστατος αριθμός που είναι περίπου ίσος με 1/137.
Εικόνα 01: Μοτίβο διαχωρισμού λεπτής δομής για δευτερίου (ψύχεται)
Μπορούμε να δώσουμε τη μικτή δομή των γραμμικών φασμάτων χρησιμοποιώντας τις προβλέψεις της κβαντικής μηχανικής μη σχετικιστικών ηλεκτρονίων που δεν έχουν σπιν. Για παράδειγμα, σε ένα άτομο υδρογόνου, η ακαθάριστη δομή εξαρτάται κυρίως από τον κύριο κβαντικό αριθμό, n. Ένα πιο ακριβές μοντέλο θα χρησιμοποιεί επίσης σχετικιστικά και spin φαινόμενα του ατόμου, τα οποία μπορούν να σπάσουν τον εκφυλισμό των ενεργειακών επιπέδων του ατόμου υδρογόνου και να οδηγήσουν σε διάσπαση των φασματικών γραμμών. Μπορούμε να δώσουμε την κλίμακα του διαχωρισμού της λεπτής δομής σε σχέση με τη μικτή ενέργεια δομής ως (Za)2, όπου Z είναι ο ατομικός αριθμός και a είναι η σταθερά δομής πτερυγίων.
Τι είναι η Υπερλεπτή Δομή;
Η υπερλεπτή δομή είναι η διάσπαση των επιπέδων ενέργειας σε άτομα, μόρια και ιόντα λόγω της αλληλεπίδρασης μεταξύ των νεφών ηλεκτρονίων και του πυρήνα. Τυπικά, μια υπερλεπτή δομή προκύπτει στα άτομα λόγω της ενέργειας της πυρηνικής μαγνητικής διπολικής ροπής, η οποία αλληλεπιδρά με το μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από τα ηλεκτρόνια και την ενέργεια της πυρηνικής ηλεκτρικής τετραπολικής ροπής στη βαθμίδα του ηλεκτρικού πεδίου. Αυτό συμβαίνει λόγω της κατανομής του φορτίου μέσα στο άτομο.
Εικόνα 02: Μοτίβα λεπτής και υπερλεπτής δομής για ένα ουδέτερο άτομο υδρογόνου
Ομοίως, μια υπερλεπτή δομή σε ένα μόριο προκύπτει λόγω των επιδράσεων της ενέργειας της πυρηνικής μαγνητικής διπολικής ροπής και του μαγνητικού πεδίου, αλλά επιπλέον, περιλαμβάνει επίσης την ενέργεια που σχετίζεται με διαφορετικούς μαγνητικούς πυρήνες στα μόρια. Περιλαμβάνει επίσης την αλληλεπίδραση μεταξύ των πυρηνικών μαγνητικών ροπών και του μαγνητικού πεδίου που δημιουργείται από την περιστροφή του μορίου.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της λεπτής και της υπερλεπτής δομής;
Γενικά, μια λεπτή δομή περιγράφει τη διάσπαση γραμμών φασματικών γραμμών ατόμων ως αποτέλεσμα σπιν ηλεκτρονίων και σχετικιστικών διορθώσεων στη μη σχετικιστική εξίσωση Schrodinger. Η βασική διαφορά μεταξύ λεπτής και υπερλεπτής δομής είναι ότι στις λεπτές δομές, η διάσπαση γραμμής είναι αποτέλεσμα των ενεργειακών αλλαγών που παράγονται από τη σύζευξη σπιν-τροχιάς ηλεκτρονίων, ενώ στις υπερλεπτές δομές, η διάσπαση γραμμής είναι αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης μεταξύ των μαγνητικό πεδίο και πυρηνικό σπιν.
Ο παρακάτω πίνακας συνοψίζει τη διαφορά μεταξύ λεπτών και υπερλεπτών δομών.
Σύνοψη – Fine vs Hyperfine Structure
Η λεπτή δομή είναι η διάσπαση των φασματικών γραμμών των ατόμων που συμβαίνει ως αποτέλεσμα του σπιν ηλεκτρονίων και των σχετικιστικών διορθώσεων στη μη σχετικιστική εξίσωση Schrodinger. Εν τω μεταξύ, η υπερλεπτή δομή είναι η διάσπαση των επιπέδων ενέργειας σε άτομα, μόρια και ιόντα λόγω της αλληλεπίδρασης μεταξύ των νεφών ηλεκτρονίων και του πυρήνα. Η βασική διαφορά μεταξύ λεπτής και υπερλεπτής δομής είναι ότι στις λεπτές δομές, η διάσπαση γραμμής είναι αποτέλεσμα των ενεργειακών αλλαγών που παράγονται από τη σύζευξη σπιν-τροχιάς ηλεκτρονίων, ενώ στις υπερλεπτές δομές, η διάσπαση γραμμής είναι αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης μεταξύ των μαγνητικό πεδίο και πυρηνικό σπιν.
