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Tutorial MenueAtomabsorptionsspektrometrieLerneinheit 6 von 10

Hyperfeinstruktur der Atomspektren

Die Wechselwirkung mit dem elektrischen Quadrupolmoment von Kernen

Schwere Kerne zeigen nicht selten eine Abweichung von der Kugelform: es sind Rotationsellipsoide. Damit einher geht eine Abweichung ihres elektrischen Feldes vom zentralsymmetrischen Feld, die durch das sogenannte elektrische Quadrupolmoment Q beschrieben werden kann. Es ist Q > 0 für zigarrenförmige Kerne und Q < 0 für diskusförmige Kerne.

Abb.1
Schwere Kerne zeigen oft eine Abweichung von der Kugelform

Schwere Kerne zeigen oft eine Abweichung von der Kugelform. Der Pfeil symbolisiert die Symmetrieachse.

Die Wechselwirkung dieses nicht mehr zentralsymmetrischen Feldes mit der Elektronenhülle führt zu einer Verschiebung der infolge der magnetischen Wechselwirkung zwischen Hülle und Kern aufgespaltenen Energieniveaus und zu einer Abweichung von der Intervallregel, wie Schmidt und Schüller 1935 am Europium entdeckten. Die folgende Abbildung veranschaulicht diesen Sachverhalt an einem Beispiel.

Abb.2
Verschiebung von Hyperfeinstruktur-Niveaus infolge der Quadrupolwechselwirkung mit dem Kern

Verschiebung der Hyperfeinstruktur-Niveaus für J = 1 , I = 3 / 2 infolge der Quadrupolwechselwirkung mit dem Kern. A ist der Intervallfaktor und D eine Konstante, in die u.a. das elektrische Quadrupolmoment eingeht. Die durchgezogenen roten Linien gelten für D > 0 , die gestrichelten für D < 0 .

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