• Bu site çerezler kullanır. Bu siteyi kullanmaya devam ederek çerez kullanımımızı kabul etmiş olursunuz. Daha fazla bilgi edin.

Aşırı İnce Yapı Ve İzotop Kaymaları

HENA

MH Üyesi
Katılım
19 Nis 2008
Mesajlar
4,731
Beğeniler
727
Puanları
113
#1
Aşırı İnce Yapı Ve İzotop Kaymaları

Atom çekirdeklerinin yarıçapları 10-4 A0 mertebesindedir ve elektronun çekirdekten olan tipik uzaklığı ( ~1 A0 ) a göre çok küçüktür. Ve elektronlardan (yaklaşık 104 defa) daha ağırdır. Bu yüzden çekirdeği sonsuz kütleli pozitif bir nokta yük gibi olduğunu düşünebiliriz. Bununla birlikte atom fiziğinde gerçekleştirilebilen yüksek duyarlıklı deneyler, çekirdeğin sonsuz kütleli nokta yük olduğu düşünüldüğünde elektronik enerji düzeyleri üzerinde açıklanamayan ufak etkilerin varlığını ortaya koymaktadır. İlk kez A. Michelson tarafından 1891 de, sonra C.Fabry ve A.Perot tarafından 1897 de gözlenen bu etkilere aşırı ince yapı etkileri denir, çünkü bunlar elektronik enerji düzeylerinde, Kes.5.1 de incelenen ince yapıya karşılık gelenlerden genellikle çok daha küçük kaymalar verirler.Aşırı ince yapı etkilerini, elektronik enerji düzeylerini yarmadan hafifçe kaymalarına neden olanlar olmak üzere sınıflamak uygundur. Bunlardan öncekine aşırı yapı etkileri denir ve sonrakiler ise izotop kaymaları (veya izotop etkileri) olarak bilinir, çünkü bunlar,çoğu kez yalnız iki veya daha çok izotoplar arasındaki değişimleri inceleyerek algılanabilirler. İzotop kayması örneklerine, Bölüm l ve 3 te çekirdek kütlesinin sonlu olması (indirgenmiş kütle etkisi) nedeniyle hidrojen tipi atomların enerji düzeylerinin düzeltmelerini incelediğimizde rastlamıştık. Özellikle, indirgenmiş kütlenin kullanılmasının bayağı hidrojen atomu (proton+elektron) ile onun ağır izotopu döteryumun (döteron+elektron) spektrum çizgileri arasındaki frekans farkının çok iyi bir tahminini verdiğini gördük. Başka bir izotop kayması,çekirdek yükünün sonlu bir hacim içinde dağılmasından ötürü ortaya çıkan hacim etkisidir ve bu nedenle elektron tarafından hissedilen potansiyel kısa mesafelerde değişir. Bu etkiyi bu bölümün sonunda kısaca gözden geçireceğiz.
Şimdi dikkatimizi atomların enerji düzeylerinin (10 ten l cm e uzanan geniş bir bölgede)yarılmalarından sorumlu olan aşırı ince yapı etkilerine çevirelim. Bu etkiler,elektronların çekirdekte oluşturdukları elektromanyetik alanla çekirdeğin elektromanyetik çok kutup momentlerinin (elektrik tek kutuptan daha yüksek mertebeli)etkileşmesi gerçeğinden doğar. Parite ve zamanın ters dönmesi değişmezliğini kullanarak mümkün çok kutup (2 kutup) çekirdek momentleri sayısının ciddi biçimde sınırlandığı gösterilebilir. Gerçekten,sıfır olmayan çekirdek çoklu momentleri sadece tek değerli k lar için manyetik momentleri ve çift değerli k lar için elektrik momentleri yani,manyetik dipol (k=l),elektrik kuadropol (n=2),manyetik oktopol (k=3) ve benzeridir. Bunların en önemlisi (çekirdek spinine eşlik eden)manyetik dipol momenti ve (çekirdekteki küresel yük dağılımından ayrılma sonucu ortaya çıkan)elektrik kuadrupol momenttir. Önce manyetik dipol etkileşmesinden ileri gelen aşırı ince yapıyı inceleyeceğiz ve sonra kısaca elektrik etkileşmesini tartışacağız.
Manyetik dipol aşırı ince yapı 1924 te W. Pauli çekirdeğin ('çekirdek spini' denen) bir I toplam yörüngesel açısal momentumuna sahip olduğunu ve aşırı ince yapı etkilerinin,bu çekirdek spinin yönelmesine bağlı olarak çekirdek spini ile atomun hareket halindeki elektronları arasında manyetik etkileşmesinden ötürü olabileceğini ileri sürdü. I işlemcisinin özdeğerleri,I çekirdek spini kuantum sayısı (genellikle çekirdeğin spini de denir) veya başka bie deyişle belli bir doğrultuda ( cinsinden ölçülen) I nın maksimum mümkün bileşeni olmak üzere I ( ) olarak yazılabilir. Çekirdek içinde l/2 öz spinine sahip ve yörünge hareketine katılabilen nükleon-lardan (proton ve nötronlardan) oluşmuş bileşik bir yapıdır. Öyleyse,çekirdek spini nükleonların spinlerinden oluşmuştur ve yörüngesel bileşeni de içerebilir. Buna karşılık gelen spin kuantum sayısı,I,tam ya da yarım değerler alabilirTam değerler durumunda çekirdek Bose-Einstein istatistiğine uyan)bir bozon,yarım değerler durumunda ise Fermi-Dirac istatistiğine uyan) bir fermiondur. I işlemcisinin özdeğerlerini ile göstereceğiz.Yani M nın mümkün değerleri M 0-I,-I+l.....I dır.