La differenza fondamentale tra la struttura fine e quella iperfine è che nelle strutture fini, la divisione della linea è il risultato dei cambiamenti di energia prodotti dall'accoppiamento spin-orbita dell'elettrone, mentre nelle strutture iperfini la divisione della linea è un risultato dell'interazione tra il campo magnetico e lo spin nucleare.
Di solito, una struttura fine descrive la divisione di righe di righe spettrali di atomi che si verifica come risultato dello spin elettronico e delle correzioni relativistiche all'equazione di Schrodinger non relativistica. D' altra parte, una struttura iperfine è il risultato dell'interazione tra un campo elettrico e magnetico generato internamente e il nucleo di atomi o nuclei nelle molecole.
Cos'è la struttura fine?
La struttura fine è la divisione delle righe spettrali degli atomi come risultato dello spin elettronico e delle correzioni relativistiche all'equazione di Schrodinger non relativistica. Questo fenomeno fu misurato per la prima volta da Albert A. Michelson e Edward W. Morley nel 1887 per l'atomo di idrogeno. La base per la loro misurazione erano le teorie introdotte da Arnold Sommerfeld. Queste misurazioni hanno portato all'introduzione della costante di struttura fine. La costante di struttura fine è un numero adimensionale che è approssimativamente uguale a 1/137.
Figura 01: Schema di divisione della struttura fine per il deuterio (raffreddato)
Possiamo dare la struttura grossolana degli spettri lineari usando le previsioni della meccanica quantistica degli elettroni non relativistici che non hanno spin. Ad esempio, in un atomo di idrogeno, la struttura lorda dipende principalmente dal numero quantico principale, n. Un modello più accurato utilizzerà anche effetti relativistici e di spin dell'atomo, che possono rompere la degenerazione dei livelli energetici dell'atomo di idrogeno e portare a dividere le righe spettrali. Possiamo dare la scala della divisione della struttura fine in relazione all'energia della struttura lorda come (Za)2, dove Z è il numero atomico e a è la costante di struttura delle alette.
Cos'è la struttura iperfine?
La struttura iperfine è la divisione dei livelli di energia in atomi, molecole e ioni a causa dell'interazione tra le nubi di elettroni e il nucleo. Tipicamente, negli atomi si forma una struttura iperfine a causa dell'energia del momento di dipolo magnetico nucleare, che interagisce con il campo magnetico generato dagli elettroni e dall'energia del momento di quadrupolo elettrico nucleare nel gradiente del campo elettrico. Ciò accade a causa della distribuzione della carica all'interno dell'atomo.
Figura 02: Schemi di struttura fine e iperfine per un atomo di idrogeno neutro
Allo stesso modo, una struttura iperfine in una molecola si forma a causa degli effetti dell'energia del momento del dipolo magnetico nucleare e del campo magnetico, ma include anche l'energia associata a diversi nuclei magnetici nelle molecole. Include anche l'interazione tra i momenti magnetici nucleari e il campo magnetico generato dalla rotazione della molecola.
Qual è la differenza tra struttura fine e iperfine?
Generalmente, una struttura fine descrive la divisione di righe di righe spettrali di atomi come risultato dello spin degli elettroni e delle correzioni relativistiche all'equazione di Schrodinger non relativistica. Il differenza fondamentale tra struttura fine e iperfine è quello nelle strutture fini, la divisione della linea è il risultato dei cambiamenti di energia prodotti dall'accoppiamento spin-orbita dell'elettrone, mentre nelle strutture iperfini la divisione della linea è il risultato dell'interazione tra il campo magnetico e spin nucleare.
La tabella seguente riassume la differenza tra strutture fini e iperfini.
Riepilogo – Struttura fine e iperfine
La struttura fine è la scissione delle righe spettrali degli atomi che avviene come risultato dello spin degli elettroni e delle correzioni relativistiche all'equazione di Schrodinger non relativistica. Nel frattempo, la struttura iperfine è la divisione dei livelli di energia in atomi, molecole e ioni a causa dell'interazione tra le nuvole di elettroni e il nucleo. Il differenza fondamentale tra struttura fine e iperfine è quello nelle strutture fini, la divisione della linea è il risultato dei cambiamenti di energia prodotti dall'accoppiamento spin-orbita dell'elettrone, mentre nelle strutture iperfini la divisione della linea è il risultato dell'interazione tra il campo magnetico e spin nucleare.
