原子光譜的超精細結構

用分辨率很高的光譜學方法研究原子光譜時，可以發現許多原子光譜線由多條線構成，呈現出非常精細的結構，這是由於原子核的電矩、磁矩與電子間的相互作用引起的。典型的超精細結構有兩類。

磁性超精細結構　許多原子核具有自旋，自旋角動量是媡。為自旋量子數，取整數或半整數；媡即普朗克常數乘以1/2。伴隨自旋，原子核具有磁偶極矩。核磁偶極矩與電子之間有相互作用，表現在核自旋角動量(矢量)與電子總角動量（矢量）之間的耦合。總的角動量為

pF=pI+pJ。

表徵總角動量的量子數取值從|-|到+。由於這種相互作用,對於每一個，能級將分裂成(2+1)個(時)子能級，每一子能級由一個量子數表徵。附加的能量修正值是（hfs表超精細結構，m表磁性）

， (1)

式中與核磁矩及電子運動狀態有關，對應於某一個的能級，它是一常數。例如,當=時，=的能級分裂見圖1。由式(1)可知,這種分裂符合朗德間隔定則。

原子光譜的超精細結構

電性超精細結構＞1的原子核具有電四極矩，核電四極矩與電子在核處所產生的電場梯度相互作用，引起能級的微小改變（e表電性）

(2)

式中與核電四極矩及核處電場梯度有關，對應於某一個的能級，它是一常數。由式(2)可知僅出現於的能級中,作用是疊加在磁性超精細分裂之上,使分裂偏離朗德間隔定則。

Na的共振線(3S-3P)的超精細結構　以

的共振線為例,其上、下能級超精細分裂常數、之值見表，能級分裂如圖2。相應的共振線589.0nm、589.6nm的分裂也可從圖2上看出，選擇定則是Δ=0,±1。

原子光譜的超精細結構原子光譜的超精細結構

原子光譜線超精細結構分裂一般很小。為了觀察超精細結構，在常規光譜學方法中，常用原子束技術（見原子束和分子束），並使用高分辨率光譜儀器。近代用高分辨率激光光譜技術則更有效。

參考書目

H. G. Kuhn,Longmans,London,1962.

A. Corney,Clarendon Press,Oxford,1977.