原子光谱的超精细结构，原子核-内部结构模型图原子核的磁矩和电矩引起的原子光谱谱线分裂成多条的结构。

原子核-内部结构模型图

用分辨率很高的光谱学方法研究原子光谱时，可以发现许多原子光谱线由多条线构成，呈现出非常精细的结构，这是由于原子核的电矩、磁矩与电子间的相互作用引起的。典型的超精细结构有两类。

磁性超精细结构　许多原子核具有自旋，自旋角动量是媡。为自旋量子数，取整数或半整数；媡即普朗克常数乘以1/2。伴随自旋，原子核具有磁偶极矩。核磁偶极矩与电子之间有相互作用，表现在核自旋角动量(矢量)与电子总角动量（矢量）之间的耦合。总的角动量为

pF=pI+pJ。

表征总角动量的量子数取值从|-|到+。由于这种相互作用,对于每一个，能级将分裂成(2+1)个(时)子能级，每一子能级由一个量子数表征。附加的能量修正值是（hfs表超精细结构，m表磁性）

原子光谱的超精细结构

， (1)

图1

式中与核磁矩及电子运动状态有关，对应于某一个的能级，它是一常数。例如,当=时，=的能级分裂见图1。由式(1)可知,这种分裂符合朗德间隔定则。

原子光谱的超精细结构

原子光谱的超精细结构

电性超精细结构＞1的原子核具有电四极矩，核电四极矩与电子在核处所产生的电场梯度相互作用，引起能级的微小改变（e表电性）

原子光谱的超精细结构

(2)

式中与核电四极矩及核处电场梯度有关，对应于某一个的能级，它是一常数。由式(2)可知仅出现于的能级中,作用是叠加在磁性超精细分裂之上,使分裂偏离朗德间隔定则。

Na的共振线(3S-3P)的超精细结构　以

图2

的共振线为例,其上、下能级超精细分裂常数、之值见表，能级分裂如图2。相应的共振线589.0nm、589.6nm的分裂也可从图2上看出，选择定则是Δ=0,±1。

原子光谱的超精细结构

原子光谱的超精细结构原子光谱的超精细结构

原子光谱的超精细结构

原子光谱线超精细结构分裂一般很小。为了观察超精细结构，在常规光谱学方法中，常用原子束技术（见原子束和分子束），并使用高分辨率光谱仪器。近代用高分辨率激光光谱技术则更有效。

参考书目

H. G. Kuhn,Longmans,London,1962.

A. Corney,Clarendon Press,Oxford,1977.