5. Zpřesnění popisu spekter atomů

Při použití spektrometrů s velkým rozlišením zjistíme, že spektra atomů jsou daleko složitější (hovoří se např. o jemné a hyperjemné struktuře spekter), než ta, která vyplývají z řešení Schrödingerovy rovnice v rámci elektrostatického přiblížení metodou efektivního potenciálu.

Pro detailní popis struktury spekter atomů je nutné použít  obecnější teorie

, které by měly vycházet z principů kvantové mechaniky, ale současně zahrnovat též relativistický popis, případně započítat další, ve srovnání s elektrostatickou interakcí méně významné, interakce. Někdy je možné či nutné přímo řešit pohybové rovnice obecnější teorie, často je jednodušší nebo dokonce nezbytné započítat tyto vlivy přidáním dodatečných členů do Schrödingerovy rovnice obsahující původně pouze elektrostatickou interakci. Tyto členy se často formálně označují jako interakce, i když se někdy nejedná o další zanedbané interakce, ale pouze o členy získané z pohybových rovnic obecnějších teorií v rámci nějakého aproximativního postupu.

Nejjednodušší z těchto obecnějších teorií je teorie založená na relativistické vlnové rovnici, tzv. Kleinově-Gordonově rovnici, která neuvažuje spin, a proto dává dobré výsledky pouze pro částice s nulovým spinem. Význam této rovnice v relativistické kvantové teorii je jen omezený. Elektron je částicí se spinovým kvantovým číslem 1/2, kterou je nutno popsat pomocí rovnice Diracovy. Ukazuje se, že v mnoha případech (např. ultrarelativistické rychlosti, silná pole) není představa o pohybu jedné izolované částice přijatelná. Dokonce i ve vakuu mohou vznikat páry částic a antičástic. Je nutné popisovat pohyb pole částic a interakce mezi poli částic, tak jak to dělá kvantová teorie polí – zatím nejobecnější kvantově relativistická fyzikální teorie.

Vlivy, které je nutno uvažovat pro zpřesnění popisu spekter jsou:

· Zbytková interakce, též korelační interakce, podstatná pro víceelektronové atomy.

· Relativistické korekce na bázi Diracovy teorie.

· Relativistické korelační korekce ve víceelektronových atomech. Patří sem

a) křížová spinorbitální interakce,

b) spin-spinová interakce,

c) orbitálně-orbitální interakce,

d) retardační korekce,

e) kontaktní elektron – elektronová interakce.

· Korekce ovlivněné vlastnostmi atomového jádra; v atomech je nutné uvážit kromě dominantní elektrostatické interakce elektronů s jádrem atomu též další korekce spojené s přítomností jádra. Můžeme sem zahrnout

a) interakci magnetického momentu elektronu s magnetickým momentem jádra,

b) izotopovou hmotnostní korekci.

· Korekce kvantové teorie pole.

---

---