Tanto el electrón como el protón tienen un momento magnético, intuitivamente un pequeño imán de barra fijado en el eje del protón y el electrón. Si los momentos magnéticos de las dos partículas son paralelos, esto cuesta un poco más de energía para unirlos que cuando son antiparalelos. La diferencia de energía debido a la interacción magnética entre el electrón y el protón puede sumar u oponerse a la atracción electrostática más grande entre el protón cargado positivamente y el electrón cargado negativamente, por lo que hay dos estados unidos del átomo de hidrógeno que difieren ligeramente en energía según a si los giros son paralelos o antiparalelos.
Debido a que el momento magnético del protón y el electrón están asociados con su momento angular (su espín), y debido a que el momento angular se conserva para sistemas aislados, las diferentes configuraciones magnéticas del protón y el electrón son (meta) estables: lleva mucho tiempo tiempo para que giren los giros, porque ese giro también debe cambiar el momento angular del átomo de hidrógeno, que solo puede ocurrir durante una colisión o al emitir un fotón, la tasa de emisión de fotones es proporcional al cubo de la energía del fotón, y Dado que el efecto hiperfino es una pequeña energía, la tasa de emisión de fotones que puede cambiar la configuración magnética es solo una vez por segundo para el hidrógeno.
La razón por la que el nombre es “hiperfino” se da a la interacción entre los espines nucleares y electrónicos es porque hay un efecto magnético (similar) más grande en los estados excitados del hidrógeno, causado por la interacción magnética entre el movimiento orbital de los electrones y el electrón. girar. Intuitivamente, los estados 2p del hidrógeno ‘se parecen’ a una corriente que fluye alrededor del núcleo. Esa corriente tiene un momento magnético, y el momento magnético de esa corriente puede interactuar con el momento magnético intrínseco del electrón. Si el momento magnético intrínseco del electrón es paralelo (o antiparalelo) al momento magnético producido por el movimiento orbital, nuevamente hay una atracción o repulsión, y la energía del estado 2p se divide.
- ¿Por qué la caída de presión es constante después de la fluidización?
- ¿Cuáles son las longitudes de onda del iluminador IR?
- ¿Qué sucederá si haces rodar una pelota sobre una superficie que es muy lisa?
- Una resistencia R y 2 capacitores micro F en serie están conectados a través de un interruptor a una fuente de alimentación directa de 200 V. Al otro lado del condensador hay una bombilla de neón que se enciende a 120 V. ¿Cuál es el valor de R para que la bombilla se encienda 5 segundos después de que se haya cerrado el interruptor?
- ¿Por qué no estamos usando superconductores en vehículos de espacio profundo?
La conversión entre giro y momento magnético es inversamente proporcional a la masa de la partícula. Entonces, el momento magnético del protón es unos miles de veces más pequeño que el momento magnético del electrón, porque el protón es unos miles de veces más pesado. Los efectos que involucran el momento mágico del electrón multiplicado por el momento magnético del protón se denominan “hiperfinos”, porque son similares a los efectos magnéticos del movimiento orbital del electrón que interactúa con el espín electrónico, pero son mucho más pequeños. escala, debido a la mayor masa del protón.
Finalmente, la estructura fina no aparece para el estado base de hidrógeno 1s, porque en el estado 1s no hay movimiento orbital del electrón, mientras que la estructura hiperfina solo existe en los estados 1s, porque solo en esos estados el electrón está ‘cerca suficiente ‘para que el protón interactúe magnéticamente. Por lo tanto, existe una ‘estructura fina’ en orbitales como 2p y 3p, que se desactiva en el estado 1s y se reemplaza por ‘estructura hiperfina’.
