Файл: Джадд Б. Теория сложных атомных спектров.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 122

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

60 5. Джадд. Теория атомных спектров

может (или не может) использоваться при теоретико-групповом

анализе

частиц, для

которых / = 3 /г и s = VzСоставить

таблицы

правил ветвления для различных групп.

 

6.3*.

Вадзинский

показал, что исключительную группу

Картана

Fit можно использовать для классификации состояний смешанных конфигураций

(s+d+g+/if

по схеме [22]

 

Найти примеры использования групп Ев, Еі

и Е&.

6.4. Доказать, что при сужении R0-+R3 имеет место соотно­

шение

 

(70) — DGHIKL44NOQ

Т;

использовать этот результат для отыскания всех возможных тер­

мов максимальной мультиплетности

для

конфигурации h1.

6.5*. Разложение представления

(70),

приведенное в задаче 6.4,

имеет симметричную структуру по

L (относительно терма L = 8,

который встречается дважды). Найти общее условие появления

такой симметричной структуры термов.

 

 

 

 

6.6*.

Естественно определить оператор е,-, полагая

 

 

для нечетных k, кроме значения k=\.

Найти с\

н построить

опе­

ратор е'..

 

 

 

 

g2

6.7 *. Найти значения коэффициентов

для

конфигураций

и Ii2, предполагая, что Ms=l- Зависят

ли т^ от 5

и Ms, если 5

при­

нимает

максимальное значение для конфигурации lN и если Ms

=

=S?

6.8*. Рассчитать величины 0,- и pj из разд. 6.5.

6.9*. Рассмотрение значений генеалогических коэффициентов

(g''®{3Ѳ) показывает, что терм 5D для конфигурации g'1 можно построить, беря в' качестве родительского либо терм llF', либо терм 4 / конфигурации g3, т. е.

| а Ѵ Ѵ О Г = МаѴ4 />Г.

где д. — числовой множитель. Почему это соотношение имеет место? Покажите также, что имеет место соотношение

{ a V ^ r W ( a W > r ,

но что никакого такого соотношения

не существует для третьего

повторяющегося терма 5 / конфигурации

g1.


Гл. 6. Построение

состояний

61

6.10*. Какие из генеалогических

коэффициентов

(g5 0{|g4 9)

имеют нулевые значения? Проверьте свои заключения

непосредст­

венным расчетом.

 

 

6.11*. Укажите простую причину, почему собственное значение (ея ) = 15 встречается четыре раза в третьем столбце табл. V I .

6.12*. Докажите, используя простые и наглядные

рассуждения,

что

 

 

 

 

 

а Ч | / 4 Я > Г = 0 ,

 

 

 

и таким образом объясните

повторное

появление

значения —29

в табл. V I .

 

 

 

 

 

6.13*. Докажите, что состояние 5І' конфигурации

g 4

идентично

(с точностью до нормировочного множителя)

состоянию

(см. замечания в разд. 6.6).

 

 

операторы eg и

6.14*. Установите, являются ли (или нет)

квазиспиновыми скалярами.

 

 

 

 

 

6.15. Рассматривая операторы

 

 

 

 

{(ьѴ)( *) (ьѴ)( *') }( 1 \

 

 

 

построенные из бесспиновых

бозонных

тензорных операторов b f ,

докажите, что представление

(40... 0)

группы

Ru+i

не

содержит

состояний Р при его приведении.

6.16*. Найдите число 5-состояний, появляющихся в разложении представления (2220) группы Rg. Постройте для ^-электронов трехчастичный оператор (из тензорных операторов VW нечетного ранга k), который преобразуется как (2220)S и производит то же разделение термов 'lF конфигурации g3 , что н оператор eg. Будет ли этот новый оператор производить то же расщепление термов конфигурации g'\ что и оператор eg?

6.17. Докажите, что собственные значения оператора eg для тех термов конфигурации g3 , для которых терм 3Р не является роди­ тельским, те же самые, что и собственные значения оператора

2 (1,-1,) [(s, . s,)+»/ 4 ] . l>j

6.18*. Рассчитайте собственные значения оператора eg для всех дублетов конфигурации g3.

6.19*. Рассчитайте энергетические матрицы кулоновского взаи­ модействия для всех термов конфигурации g3 . Будет ли энергия терма 2 Р той же самой, что и терма 2 0?

6.20*. Встретится ли представление (1 ... 10 ... 0) группы Яші хотя бы один раз в разложении произведения представлений



62

Б. Джадд. Теория

атомных спектров

( 1 т О г _ т ) X (1п Ог _ п ) ? Если это так,

рассчитайте значения соответст­

вующих

6/-коэффициентов

 

где каждое представление Wi имеет вид (1 . . . 10 . . . 0). Рассчи­ тайте подобные значения 6/-коэффициентов для снмплектической группы.

6.21. Докажите, что неприводимые представления группы Rs, которые могут использоваться для характеристики состояния

К (аѴ)<">],

это представления (2110) и (1100). Докажите также, что такими представлениями для состояния

f, ( a W H

будут (2111) и (1110).

6.22. Убедитесь, что повторяемость значения —29 в табл. V I , так же как повторяемость значения 15 в этой таблице, можно объ­ яснить на основе соотношения

((1110) G-f-0110) LI (1111)//)=(), в котором U четное и L — 1 или 9.

7

КВАЗИЧАСТИЧНАЯ

 

 

 

 

СХЕМА КЛАССИФИКАЦИИ

 

 

 

 

 

7.1. й-электроны

Собственные значения

оператора ей, рассчитанные

Армстронгом

[23] для термов с максимальной

мультиплетностью

конфигураций

hN, приводятся в табл. V I I ,

которая

является

продолжением до

1 = 5 табл. V I из разд. 6. Как и в табл. V I , в ней встречается

много

повторяющихся собственных

значений. Так, например, собственное

значение 45 встречается

четыре

раза, —10

и —49 — три

раза,

 

 

 

 

 

 

Таблица VII

Собственные

значения

оператора е/,

 

 

 

1С-

 

П1

терм

(eh)

терм

(<?ft)

зр

26

55

—8

Зр

-24

5 £

—57; —42,64;

3 #

-15

 

39,64

 

 

m

- 2

5G

—50; —43,60;

15

 

6,60

 

 

 

 

 

5 Я

—45; —4

 

 

5/

—39; —22,59;

терм

д )

 

18,59

 

 

5/<

—32; —4

ю

—45

s i

—24; 5; 36

—42

S/W

—4

Ар

—39

5/Ѵ

—5; 36

4G

—35; 26

5 0

6

4 #

—4

5Q

18

ч

—24; 26

5 ?

45

4 /<

—17

 

 

4/.

—9

 

 

Ш

0

 

 

 

10

 

 

ііъ

терм

д >

вр —62,09; —16,91; —49

вр —62,20; —35,10; —14,33; 39,64

—49; 6

б# —58,10; —31,58; —22,19; 20,87

б/ —49; —10; 6

—44,50; —30,48; —3,35; 39,34

—10; 6

—28,14; —3,39; 24,52

ем —10; 6

ю6; 45

6Q 6

SR 45 SU 45

4Q 33


64

Б. Джадд. Теория атомных спектров

6 — семь раз.

Однако в табл. V I I появляется одна новая особен­

ность— иррациональные собственные значения, которые приводятся с двумя десятичными знаками. Это вызывает, конечно, некое непри­ ятное чувство. Очевидно, что оператор ед не столь хорош для кон­

струирования состояний атомной оболочки, как оператор

eg. Но,

к нашему удивлению, случаи появления иррациональных

величин

обнаруживают определенную закономерность. Как будет показано ниже, исследование этой закономерности дает нам ключ к понима­ нию вообще всей проблемы повторяющихся собственных значений операторов eg и е^.

Поскольку интересующие нас целочисленные собственные зна­ чения появляются одновременно с нецелочисленными, вполне уме­ стно спросить: можно ли добавить к оператору ей какой-то новый оператор, который каким-либо образом уничтожил бы иррацио­ нальный характер оператора віи разумеется, без существенного его

изменения?

 

 

 

 

 

Как видно из табл. V I I , иррациональные собственные

значения

в случае конфигурации /г5 появляются только

при

L = \,

3, 5, 7 и

9,' а это как раз значения L

для термов конфигурации h2. Воз­

можно, поэтому к

оператору

eh надо добавить такой скалярный

оператор, который

связывает

конфигурации

hN,

отличающиеся

тремя электронами, ибо такой оператор, в частности, будет иметь ненулевые матричные элементы между конфигурациями Л2 и Л5, которые могут изменить рассматриваемые собственные значения. Однако сразу возникает трудность: такой оператор должен связы­ вать также термы конфигурации /г5 с термами /г8 н целочисленные собственные значения, имеющиеся для конфигурации /г5, могут стать нецелочисленнымн для термов с соответствующими значе­ ниями L для конфигурации h8.

Следует отметить, однако, что значения L для термов (макси­ мальной мультиплетности) конфигурации /г5 идентичны с появляю­ щимися для конфигурации h6, так что, пожалуй, скалярный опера­ тор, который следует добавить к оператору ел, чтобы сделать последний более простым, должен связывать конфигурации, отли­ чающиеся не натри, а на четыре электрона. При этом термы конфи­ гурации hs могут быть связаны с единственным термом иН конфи­ гурации /г10 (предполагается, что мы работаем только в спин-вверх- пространстве) ; таким образом, термы конфигурации в с четными

значениями

L останутся

незатронутыми. Три конфигурации /г,

5

и /г9

по отношению к L имеют ту же структуру, что и конфигурации

hi0,

he и h2,

и поэтому для нас существенно

сейчас, что

произойдет

при связывании новым скалярным оператором конфигураций h3,

h1

и /г11, которые имеют те же термы максимальной

мультиплетности,

что и конфигурации h8,

hk и h°. Для

них

снова

нецелочисленные

величины

появляются

только для

таких

значений

L,

которые

встречаются более одного раза в трех рассматриваемых

конфигу­

рациях.