الاختلاف الرئيسي بين البنية الدقيقة والرائعة هو أنه في الهياكل الدقيقة ، يكون تقسيم الخط نتيجة لتغيرات الطاقة التي تنتج عن اقتران دوران الإلكترون ، بينما في الهياكل فائقة الدقة ، يكون تقسيم الخط نتيجة للتفاعل بين المجال المغناطيسي والدوران النووي
عادة ، يصف الهيكل الدقيق الانقسام الخطي للخطوط الطيفية للذرات الذي يحدث نتيجة لتدوير الإلكترون والتصحيحات النسبية لمعادلة شرودنجر غير النسبية. من ناحية أخرى ، فإن البنية فائقة الدقة هي نتيجة للتفاعل بين المجال الكهربائي والمغناطيسي المتولد داخليًا ونواة الذرات أو النوى في الجزيئات.
ما هي البنية الدقيقة؟
البنية الدقيقة هي انقسام الخطوط الطيفية للذرات نتيجة دوران الإلكترون والتصحيحات النسبية لمعادلة شرودنجر غير النسبية. تم قياس هذه الظاهرة لأول مرة بواسطة ألبرت أ.ميشيلسون وإدوارد دبليو مورلي في عام 1887 لذرة الهيدروجين. كان أساس قياسهم هو النظريات التي قدمها أرنولد سومرفيلد. أدت هذه القياسات إلى إدخال ثابت الهيكل الدقيق. ثابت البنية الدقيقة هو رقم بلا أبعاد يساوي تقريبًا 1/137.
الشكل 01: نمط تقسيم الهيكل الدقيق للديوتيريوم (مبرد)
يمكننا إعطاء الهيكل الإجمالي لأطياف الخط باستخدام تنبؤات ميكانيكا الكم للإلكترونات غير النسبية التي ليس لها دوران.على سبيل المثال ، في ذرة الهيدروجين ، يعتمد الهيكل الإجمالي بشكل أساسي على الرقم الكمي الأساسي ، n. سيستخدم النموذج الأكثر دقة أيضًا التأثيرات النسبية والدورانية للذرة ، والتي يمكن أن تكسر انحطاط مستويات الطاقة في ذرة الهيدروجين وتؤدي إلى تقسيم الخطوط الطيفية. يمكننا إعطاء مقياس تقسيم الهيكل الدقيق بالنسبة إلى طاقة الهيكل الإجمالي مثل (Za)2، حيث Z هو الرقم الذري ، و a ثابت بنية الزعانف.
ما هي البنية فائقة الدقة؟
البنية فائقة الدقة هي تقسيم مستويات الطاقة في الذرات والجزيئات والأيونات بسبب التفاعل بين غيوم الإلكترون والنواة. عادة ، تنشأ بنية فائقة الدقة في الذرات بسبب طاقة العزم المغناطيسي النووي ثنائي القطب ، والذي يتفاعل مع المجال المغناطيسي الذي تولده الإلكترونات وطاقة العزم الرباعي الكهربائي النووي في تدرج المجال الكهربائي. يحدث هذا بسبب توزيع الشحنة داخل الذرة.
الشكل 02: أنماط البنية الدقيقة والدقيقة للغاية لذرة الهيدروجين المحايدة
وبالمثل ، تنشأ بنية فائقة الدقة في الجزيء نتيجة لتأثيرات طاقة العزم المغناطيسي النووي ثنائي القطب والمجال المغناطيسي ، ولكن بالإضافة إلى ذلك ، تشمل أيضًا الطاقة المرتبطة بنوى مغناطيسية مختلفة في الجزيئات. كما يتضمن التفاعل بين اللحظات المغناطيسية النووية والمجال المغناطيسي الناتج عن دوران الجزيء.
ما هو الفرق بين البنية الدقيقة و فائقة الدقة؟
بشكل عام ، يصف الهيكل الدقيق الانقسام الخطي للخطوط الطيفية للذرات نتيجة لتدوير الإلكترون والتصحيحات النسبية لمعادلة شرودنجر غير النسبية.يتمثل الاختلاف الرئيسي بين البنية الدقيقة والرائعة في أنه في الهياكل الدقيقة ، يكون تقسيم الخط نتيجة لتغيرات الطاقة التي يتم إنتاجها عن طريق اقتران دوران الإلكترون ، بينما في الهياكل فائقة الدقة ، يكون تقسيم الخط نتيجة للتفاعل بين المجال المغناطيسي و الدوران النووي.
الجدول أدناه يلخص الفرق بين الهياكل الدقيقة و فائقة الدقة.
ملخص - غرامة مقابل بنية فائقة الدقة
البنية الدقيقة هي انقسام الخطوط الطيفية للذرات والذي يحدث نتيجة دوران الإلكترون والتصحيحات النسبية لمعادلة شرودنجر غير النسبية. وفي الوقت نفسه ، فإن البنية فائقة الدقة هي تقسيم مستويات الطاقة في الذرات والجزيئات والأيونات بسبب التفاعل بين غيوم الإلكترون والنواة. يتمثل الاختلاف الرئيسي بين البنية الدقيقة والرائعة في أنه في الهياكل الدقيقة ، يكون تقسيم الخط نتيجة لتغيرات الطاقة التي يتم إنتاجها عن طريق اقتران دوران الإلكترون ، بينما في الهياكل فائقة الدقة ، يكون تقسيم الخط نتيجة للتفاعل بين المجال المغناطيسي والدوران النووي.
