Atomi

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lezione
Atomi
Tipo di risorsa Tipo: lezione
Materia di appartenenza Materia: Meccanica quantistica


Livelli energetici di un atomo[modifica]

Se si trascura l'interazione elettromagnetica relativistica tra gli elettroni, i livelli energetici di un atomo si possono classificare secondo i valori del momento orbitale totale e dello spin totale . Gli stati con i vari valori del momento orbitale si indicano con le lettere In alto a sinistra di questo simbolo si indica il numero (molteplicità del livello) e in basso a destra il valore del momento angolare totale .

Stati degli elettroni in un atomo[modifica]

Ciascun elettrone in un atomo può essere considerato muoversi in un campo autoconsistente creato dal nucleo e dagli altri elettroni.

Gli stati di elettrone singolo si denotano con un simbolo formato da una cifra che indica il valore del numero quantico principale e da una lettera che indica il valore del momento orbitale .

La distribuzione degli elettroni nei vari stati rappresenta la configurazione elettronica dell'atomo.

Nello stato fondamentale un atomo con una data configurazione elettronica ha il massimo valore possibile di e il massimo valore di compatibile con questo (regola di Hund).

Struttura fine dei livelli atomici[modifica]

Se si tiene conto delle interazioni relativistiche, un livello atomico con dati valori di e di si separa in più livelli con diversi valori del momento angolare totale . L'interazione spin-orbita è descritta da un operatore della forma . L'interazione spin-spin è descritta da un operatore della forma . Entrambe le interazioni sono dell'ordine di , dove è l'ordine di grandezza della velocità degli elettroni atomici. In pratica negli atomi pesanti l'interazione spin-orbita è notevolmente più importante dell'interazione spin-spin. La distanza tra le componenti di un multipletto separate dall'interazione spin-orbita è .

Atomo in un campo elettrico[modifica]

La separazione dei livelli di un atomo in un campo elettrico esterno è in generale un effetto del secondo ordine, proporzionale al quadrato del campo (effetto Stark). Nel caso dell'atomo di idrogeno la separazione è proporzionale al campo elettrico.