Nøkkelforskjellen mellom fin og hyperfin struktur er at i fine strukturer er linjesplittingen et resultat av energiendringene som produseres av elektronspinn-bane-kobling, mens i hyperfine strukturer er linjesplittingen et resultat av samspillet mellom magnetfeltet og kjernespinn.
Vanligvis beskriver en fin struktur linjedelingen av spektrallinjer av atomer som oppstår som et resultat av elektronspinn og relativistiske korreksjoner til den ikke-relativistiske Schrodinger-ligningen. På den annen side er en hyperfin struktur et resultat av samspillet mellom et internt generert elektrisk og magnetisk felt og kjernen til atomer eller kjerner i molekyler.
Hva er finstruktur?
Den fine strukturen er splittelsen av spektrallinjene til atomer som et resultat av elektronspinn og relativistiske korreksjoner til den ikke-relativistiske Schrodinger-ligningen. Dette fenomenet ble først målt av Albert A. Michelson og Edward W. Morley i 1887 for hydrogenatomet. Grunnlaget for målingen var teoriene introdusert av Arnold Sommerfeld. Disse målingene førte til introduksjonen av finstrukturkonstanten. Finstrukturkonstanten er et dimensjonsløst tall som er omtrent lik 1/137.
Figur 01: Finstrukturdelingsmønster for deuterium (avkjølt)
Vi kan gi bruttostrukturen til linjespektrene ved å bruke prediksjonene til kvantemekanikken til ikke-relativistiske elektroner uten spinn. For eksempel, i et hydrogenatom, avhenger bruttostrukturen hovedsakelig av hovedkvantetallet, n. En mer nøyaktig modell vil også bruke relativistiske og spinneffekter av atomet, som kan bryte degenerasjonen av energinivåene til hydrogenatomet og føre til splittelse av spektrallinjene. Vi kan gi skalaen til finstruktursplittingen i forhold til bruttostrukturenergien som (Za)2, der Z er atomnummeret, og a er finnestrukturkonstanten.
Hva er hyperfin struktur?
Den hyperfine strukturen er delingen av energinivåer i atomer, molekyler og ioner på grunn av samspillet mellom elektronskyer og kjernen. Vanligvis oppstår en hyperfin struktur i atomer på grunn av energien til det kjernemagnetiske dipolmomentet, som samhandler med magnetfeltet som genereres av elektronene og energien til det kjernefysiske elektriske kvadrupolmomentet i den elektriske feltgradienten. Dette skjer på grunn av fordelingen av ladning i atomet.
Figur 02: Fine og hyperfine strukturmønstre for et nøytr alt hydrogenatom
Tilsvarende oppstår en hyperfin struktur i et molekyl på grunn av effekten av energien til det kjernemagnetiske dipolmomentet og magnetfeltet, men i tillegg inkluderer den også energien som er assosiert med forskjellige magnetiske kjerner i molekyler. Det inkluderer også interaksjonen mellom de kjernemagnetiske momentene og magnetfeltet som genereres ved rotasjonen av molekylet.
Hva er forskjellen mellom fin og hyperfin struktur?
Generelt beskriver en fin struktur linjedelingen av spektrallinjer av atomer som et resultat av elektronspinn og relativistiske korreksjoner til den ikke-relativistiske Schrodinger-ligningen. Nøkkelforskjellen mellom fin og hyperfin struktur er at i fine strukturer er linjesplittingen et resultat av energiendringene som produseres av elektronspinn-bane-kobling, mens i hyperfine strukturer er linjesplittingen et resultat av interaksjonen mellom magnetfelt og kjernefysisk spinn.
Tabellen nedenfor oppsummerer forskjellen mellom fine og hyperfine strukturer.
Sammendrag – Fin kontra hyperfin struktur
Den fine strukturen er sp altningen av spektrallinjene til atomer som skjer som et resultat av elektronspinn og relativistiske korreksjoner til den ikke-relativistiske Schrodinger-ligningen. I mellomtiden er den hyperfine strukturen delingen av energinivåer i atomer, molekyler og ioner på grunn av samspillet mellom elektronskyer og kjernen. Nøkkelforskjellen mellom fin og hyperfin struktur er at i fine strukturer er linjesplittingen et resultat av energiendringene som produseres av elektronspinn-bane-kobling, mens i hyperfine strukturer er linjesplittingen et resultat av interaksjonen mellom magnetfelt og kjernefysisk spinn.
