光谱选择规则

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1、辐射跃迁的选择规则选择规则原子能级之间辐射跃迁所遵从的规则。通常是指电偶极辐射跃迁的选择定则，而电四极矩辐射、磁偶极辐射以及更高级的辐射都比电偶极辐射要弱。简介1、选择定则表明并非任何两能级之间的辐射跃迁都是可能的，只有遵从选择定则的能级之间的辐射跃迁才是可能的；2、选择定则是确定原子光谱结构的重要规律。选择定则可以从量子力学推导出来，它是角动量守恒定律和宇称守恒定律的结果；3、单价原子的选择定则是量子数满足Δi＝±1，ΔJ＝0，±1；多电子原子（LS耦合）的选择定则是为奇性态为偶性态，以及量子数满足ΔS＝0，ΔL＝0，±1，ΔJ＝0，±1（除去J＝0→J＝0）。1.J、M的选择规则由

2、于电偶极矩算符是k=1不可约张量算符之和，由W-E定理得，在耦合表象中，当跃迁矩阵元。故上面两式称为j、m的选择规则。2.宇称选择定则因为电偶级算符为奇宇称，所以要使得不为零，在电偶极跃迁下，必须宇称改变。自由原子的宇称,不管在什么耦合方式下都保持确定，在关于j、m的选择规则推导中，与自旋、轨道角动量的耦合方式无关，它们是由对称性出发得出的，这样得到的选择定则叫做严格的选择定则。3.自旋S的选择规则当自旋与轨道作用可略去时，体系的波函数可表为空间波函数与自旋波函数之积，因电偶极算符并不作用于自旋波函数，所以。4.单电子原子轨道角量子数L的选择定则当原子的波函数可由单电子组态波函数描写时

3、，我们必须考虑到单电子原子的波函数的宇称是取决于其l值的。要满足宇称次变这个电属极跃迁的严格选择定则，就禁止了的跃迁，只有由以上四点可知，选择定则是有其适用条件和范围的。宇称改变这一选择定则并非是辐射跃迁的普用选择定则，它在磁偶极和电四极辐射跃迁中都是不成立的。在磁偶极以及电四极辐射跃迁中遵从的是宇称不变，宇称改变只是在单光子的电偶极辐射跃迁这个范围内的严格的选择定则。其它量子数的选择定则也依跃迁类型的不同而略有不同。另外现在激光发展很快，双光子辐射跃迁成为可能，在双光子的电偶极型辐射跃迁中宇称也不变。5.选择规则与守恒定律的关系原子的辐射跃迁指原子发射或吸收光子的跃迁,是电磁相互作用

4、的过程,应遵守能量守恒、动量守恒、角动量守恒、宇称守恒等守恒定律。我们从以下几个方面分析：1.玻尔的频率条件与能量、动量守恒玻尔的频率条件hv=En-Em是能量守恒的体现，但未考虑动量,若考虑到动量守恒,则原子发射光子后有反冲,从而具有一定的功能,故严格的能量守恒关系式为En-Em=hv+Ek,其中Ek为原子发射光子后的动能,由动量守恒定律可得Ek远小于hv，故Ek可以忽略。玻尔的频率条件hv=En-Em实质是原子发射和吸收光子时频率的选择定则。2.拉波特定则与宇称守恒由电磁辐射理论知,辐射按光子角动量的大小分为各个极次,按光子角动量和宇称的关系又分为电和磁两大类,分别为电偶极跃迁、电

5、四极跃近、磁偶极跃迁、磁四极跃迁等。而各种跃迁的选择定是不同的，在原子物理学中所涉及的都是电偶极辐射，选择定则亦指此类跃迁所遵守的法则，对电偶极跃迁,光子的角动量和宇称为，宇称守恒要求，因在电偶极跃迁中，就是要求：奇宇称态偶宇称态（拉波特定则），由该定则可知，奇偶性相同的电子组态形成的原子态无辐射跃迁。当然同一电子组态形成的原子态间也无辐射跃迁。3.对LS耦合考虑自旋角动量与电磁辐射无关,电磁辐射不改变自旋状态,故有，轨道角动量为。4.J=0(J=0—J=0除外)按角动量的跃迁是不允许的。综上所述，辐射跃迁选择定则是能量守恒定律、角动量守恒定律、宇称守恒定律的体现,这是选择定则的物理本

6、质。