Атомная спектроскопия |
Разделы |
1. Атом водорода Введение. Модель Бора. Спектральные закономерности. Особенности кулоновского потенциала. Уравнение Шредингера. Радиальные и угловые волновые функции. Размерности, масштабирование. Вводное описание роли релятивистских поправок, сверхтонкого расщепления, лэмбовского сдвига. |
2. Центральное поле Приближение центрального поля. Уравнение Шредингера. Радиальные функции, асимптотика. Уровни энергии. Элементы теории самосогласованного поля. LS- и JJ связь. Термы. Термы систем эквивалентных и неэквивалентных электронов. Правило Гунда. Правило интервалов Ланде. |
3. Тонкое расщепление Гамильтониан системы с учетом релятивистских поправок. Спин-орбитальное взаимодействие. Тонкое расщепление в атоме водорода, вырождение по J в кулоновском поле. Масштабирование по Z, n. |
4. Атомы щелочных элементов и гелия Спектры щелочных атомов. Сериальные закономерности. Квантовый дефект. Спектры орто- и пара-гелия. Двухэлектронная волновая функция. Сравнение спектров орто- и парагелия. |
5. Эффекты ядра. Сверхтонкое расщепление. Изотопический сдвиг. Эффект объема. Сверхтонкое расщепление. Вклад магнитного момента и электрического квадрупольного момента. Изотопический сдвиг. Учет коррелированного движения электронов. Сдвиг энергии уровней, связанный с конечными размерами ядра. Определение радиуса протона. Мюонные атомы. Проблема постоянной Ридберга. |
6. Элементы теории углового момента Элементы теории углового момента. Сложение двух моментов. Симметрии пространства. Оператор бесконечно малого поворота. Коммутатор вектора с моментом. Собственные функции момента, матричные элементы. Задача сложения моментов. LS-связь и jj-связь. Переход от одного типа связи к другому, коэффициенты Клебша-Гордана. Сложение трех моментов. 6-j cимволы Вигнера, их свойства, примеры. |
7. Правила отбора Четность. Правила отбора для электрического дипольного излучения. Разложение поля по мультиполям. Правила отбора для мультипольного излучения. Относительные интенсивности. |
8. Эффект Зеемана Атом во внешнем магнитном поле. Оператор магнитного момента, гиромагнитное соотношение (g-фактор). g-Фактор в случае LS и jj связи. Одновременный учет эффекта Зеемана и сверхтонкого расщепления, формула Брейта-Раби. Линейный и нелинейный эффект Зеемана. Примеры. |
9. Эффект Штарка Атом во внешнем электрическом поле. Оператор взаимодействия. Случай двухуровневого атома. Квадратичный и линейный эффект Штарка. Эффект Штарка при наличии вырожденных уровней. Перемешивание уровней, время жизни 2s уровня в атоме водорода. Эффект Штарка в переменном поле. Оптическая дипольная ловушка. |
10. Уравнение Дирака Вывод релятивистски-инвариантного уравнения Дирака. Биспинорные функции. Точное решение, тонкое расщепление в атоме водорода. Предсказание существования позитрона. |
11. Лэмбовский сдвиг Понятие лэмбовского сдвига, разложение по альфа. Введение в диаграммную технику, однопетлевые поправки – собственная энергия, поляризация вакуума. Многопетлевые поправки. Поправки отдачи. Поправки на конечный размер ядра. Масштаб, скалирование по Z, альфа. |
Литература |
1. Введение в атомную спектроскопию/ Собельман И.И., М.:Наука, 1997. – 319 с. |
2. Теоретическая физика. Том 3. Квантовая механика. Нерелятивистская теория/ Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М., М.:Наука, 1989. – 786 с. |
3. Теоретическая физика. Том 2. Теория поля/ Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М., М.:Наука, 2003. |
4. Nonlinear Optics/ Boyd R.W., London: Academic Press, 2003/ — 578 с |
5. Квантовая оптика/ Скалли М.О., Зубайри М.С., М.: Физматлит, 2003. – 512 с. |
6. Теоретическая физика. Том 4. Квантовая электродинамика/ Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М., М.:Наука, 2002. |