La diferència clau entre l'estructura fina i l'hiperfina és que a les estructures fines, la divisió de la línia és el resultat dels canvis d'energia produïts per l'acoblament d'electrons espín-òrbita, mentre que a les estructures hiperfines, la divisió de la línia és el resultat. de la interacció entre el camp magnètic i l'espí nuclear.
Normalment, una estructura fina descriu la divisió de línies de línies espectrals d'àtoms que es produeix com a resultat de l'espín electrònic i les correccions relativistes de l'equació de Schrodinger no relativista. D' altra banda, una estructura hiperfina és el resultat de la interacció entre un camp elèctric i magnètic generat internament i el nucli dels àtoms o nuclis de les molècules.
Què és una estructura fina?
L'estructura fina és la divisió de les línies espectrals dels àtoms com a resultat de l'espin electrònic i les correccions relativistes a l'equació de Schrodinger no relativista. Aquest fenomen va ser mesurat per primera vegada per Albert A. Michelson i Edward W. Morley l'any 1887 per a l'àtom d'hidrogen. La base per a la seva mesura eren les teories introduïdes per Arnold Sommerfeld. Aquestes mesures van portar a la introducció de la constant d'estructura fina. La constant d'estructura fina és un nombre adimensional que és aproximadament igual a 1/137.
Figura 01: Patró de divisió d'estructura fina per al deuteri (refrigerat)
Podem donar l'estructura bruta dels espectres de línies utilitzant les prediccions de la mecànica quàntica d'electrons no relativistes que no tenen espín. Per exemple, en un àtom d'hidrogen, l'estructura bruta depèn principalment del nombre quàntic principal, n. Un model més precís també utilitzarà efectes relativistes i de spin de l'àtom, que poden trencar la degeneració dels nivells d'energia de l'àtom d'hidrogen i conduir a dividir les línies espectrals. Podem donar l'escala de la divisió de l'estructura fina en relació amb l'energia de l'estructura bruta com (Za)2, on Z és el nombre atòmic i a és la constant de l'estructura de les aletes.
Què és l'estructura hiperfina?
L'estructura hiperfina és la divisió dels nivells d'energia en àtoms, molècules i ions a causa de la interacció entre els núvols d'electrons i el nucli. Normalment, una estructura hiperfina sorgeix en els àtoms a causa de l'energia del moment dipolar magnètic nuclear, que interacciona amb el camp magnètic generat pels electrons i l'energia del moment quadripolar elèctric nuclear en el gradient del camp elèctric. Això passa a causa de la distribució de càrrega dins de l'àtom.
Figura 02: patrons d'estructura fina i hiperfina per a un àtom d'hidrogen neutre
De la mateixa manera, una estructura hiperfina en una molècula sorgeix a causa dels efectes de l'energia del moment dipolar magnètic nuclear i del camp magnètic, però, a més, també inclou l'energia que s'associa amb diferents nuclis magnètics de les molècules. També inclou la interacció entre els moments magnètics nuclears i el camp magnètic que es genera per la rotació de la molècula.
Quina diferència hi ha entre l'estructura fina i l'hiperfina?
En general, una estructura fina descriu la divisió de línies de línies espectrals dels àtoms com a resultat de l'espín electrònic i les correccions relativistes de l'equació de Schrodinger no relativista. La diferència clau entre l'estructura fina i l'hiperfina és que, a les estructures fines, la divisió de la línia és el resultat dels canvis d'energia produïts per l'acoblament d'electrons espín-òrbita, mentre que a les estructures hiperfines, la divisió de la línia és el resultat de la interacció entre els camp magnètic i gir nuclear.
La taula següent resumeix la diferència entre estructures fines i hiperfines.
Resum - Estructura fina vs hiperfina
L'estructura fina és la divisió de les línies espectrals dels àtoms que es produeix com a resultat de l'espin electrònic i les correccions relativistes a l'equació de Schrodinger no relativista. Mentrestant, l'estructura hiperfina és la divisió dels nivells d'energia en àtoms, molècules i ions a causa de la interacció entre els núvols d'electrons i el nucli. La diferència clau entre l'estructura fina i l'hiperfina és que, a les estructures fines, la divisió de la línia és el resultat dels canvis d'energia produïts per l'acoblament d'electrons espín-òrbita, mentre que a les estructures hiperfines, la divisió de la línia és el resultat de la interacció entre els camp magnètic i espín nuclear.
