ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Возбужденные состояния атома гелия. Орто- и парагелий из "Квантовая механика" Волновая функция (73,3) симметрична относительно перестановки пространственных координат двух частиц. Чтобы получить антисимметричную полную функцию, надо умножить (73,3) на антисимметричную спиновую функцию двух частиц ХаО. 2). [c.339] Волновая функция (73,12) отличается от водородоподобной функции (73,3) тем, что в (73,12) входит не заряд ядра, а эффективный заряд, учитывающий тот факт, что каждый электрон частично экранирует ядро от другого электрона. [c.341] В табл. II приведены экспериментальные значения энергии ионизации (в атомных единицах) и значения, полученные на основе формул (73,8) и (73,14). [c.342] Из табл. И следует, что уже простой вариационный метод дает удовлетворительное согласие с экспериментом. Хиллераас [55] показал, что путем использования пробной волновой функции с несколькими вариационными параметрами можно получить энергию двухэлектронных систем со спектроскопической точностью, т. е. порядка 10 . При использовании функции с 8 параметрами Хиллераас получил для энергии ионизации атома гелия величину / = 0,9037, что хорошо согласуется с экспериментальным значением. [c.342] В нулевом приближении пара- и ортосостояния Ф,, и Фа конфигурации (Ь) (2з) имеют одинаковую энергию. Однако, если учесть взаимодействие между электронами, то энергия этих состояний оказывается различной энергия парасостояния Ф., несколько выше энергии ортосостояния Фа. В этом можно легко убедиться на основе простых качественных соображений. Из вида функций (74,1) следует, что функция Фа равна нулю, а функция Фз имеет наибольшее значение, когда координаты обоих электронов совпадают. Таким образом, в состоянии Фд электроны находятся чаще далеко друг от друга, чем в состоянии Ф . Поэтому средняя энергия кулоновского отталкивания электронов в состоянии Фо меньше, чем в состоянии Ф . Следовательно, разница в энергии пара- и ортосостояний конфигурации (15) (25)1 является следствием корреляции в движении электронов, возникающей из условий симметрии волновых функций по отношению к перестановке пространственных координат. [c.343] Возбужденные состояния, соответствующие другим электронным конфигурациям (в которые входят два разных одноэлектронных состояния), также разделяются на пара- и ортосостояния. [c.345] Оба интеграла Q а А положительны. Поэтому триплетное состояние лежит ниже синглетного. Это частный случай правила, известного как правило Хунда, согласно которому в одной электронной конфигурации состояния большего спина имеют меньшую энергию. [c.346] Если не учитывать спин-орбитальное взаимодействие, то Е1-нереходы с испусканием или поглощением света между триплетными и синглетньши состояниями запрещены (из-за ортогональности спиновых функций). В связи с этим синглетные и тринлетные состояния атома гелия являются в этом приближении независимыми. Попав в нижайшее возбужденное триплетное состояние г )а[(15) (25) ], атом гелия длительное время будет находиться в этом состоянии (месяцы), так как изменение ориентации спина одного из электронов трудно осуществимо. Из-за большого времени жизни этого состояния его называют метаста-бильным состоянием. Таким образом, атомы гелия, находящиеся в синглетных и триплетных состояниях, можно рассматривать как два разных типа атомов. Атом гелия, находящийся в син-глетном состоянии, называют парагелием. Атом гелия, находящийся в триплетном состоянии, называют ортогелием. Атомы парагелия не имеют магнитного момента и образуют диамагнитный газ. Атомы ортогелия обладают магнитным моментом и образуют парамагнитный газ. Спектральные линии атомов парагелия одиночны. Спектральные линии ортогелия состоят из трех близких линий (триплетов), соответствующих трем спиновым состояниям, энергии которых при учете релятивистских поправок отличаются на малую величину. [c.346] Вернуться к основной статье