¿Cuál es la diferencia entre la estructura fina e hiperfina?

El Diferencia clave entre la estructura fina e hiperfina es que en estructuras finas, la división de la línea es el resultado de los cambios de energía que se producen por el acoplamiento de órbita de electrones, mientras que en las estructuras hiperfinas, la división de la línea es el resultado de la interacción entre el campo magnético y el giro nuclear.

Por lo general, una estructura fina describe la división de línea de las líneas espectrales de átomos que ocurre como resultado del giro de electrones y las correcciones relativistas a la ecuación de Schrodinger no relativista. Por otro lado, una estructura hiperfina es el resultado de la interacción entre un campo eléctrico y magnético generado internamente y el núcleo de átomos o núcleos en moléculas.

CONTENIDO

1. Descripción general y diferencia de claves
2. Que es una estructura buena  
3. ¿Qué es la estructura hiperfina?
4. Efecto de estructura Fine vs Hyperfine en forma tabular
5. Resumen

Que es una estructura buena?

La estructura fina es la división de las líneas espectrales de los átomos como resultado del giro de electrones y las correcciones relativistas a la ecuación de Schrodinger no relativista. Este fenómeno fue medido por primera vez por Albert A. Michelson y Edward W. Morley en 1887 para el átomo de hidrógeno. La base para su medición fueron las teorías introducidas por Arnold Sommerfeld. Estas medidas condujeron a la introducción de la constante de estructura fina. La constante de estructura fina es un número adimensional que es aproximadamente igual a 1/137.

Figura 01: Patrón de división de estructura fina para Deuterium (enfriado)

Podemos dar la estructura bruta de los espectros de línea utilizando las predicciones de la mecánica cuántica de los electrones no relativistas que no tienen giro. Por ejemplo, en un átomo de hidrógeno, la estructura bruta depende principalmente del número cuántico principal, n. Un modelo más preciso también utilizará los efectos relativistas y de giro del átomo, lo que puede romper la degeneración de los niveles de energía del átomo de hidrógeno y conduce a dividir las líneas espectrales. Podemos dar la escala de la división de la estructura fina en relación con la energía de la estructura bruta como (za)², donde z es el número atómico, y a es constante la estructura de las aletas.

¿Qué es la estructura hiperfina??

La estructura hiperfina es la división de niveles de energía en átomos, moléculas e iones debido a la interacción entre las nubes de electrones y el núcleo. Típicamente, una estructura hiperfina surge en los átomos debido a la energía del momento dipolar magnético nuclear, que interactúa con el campo magnético generado por los electrones y la energía del momento cuadrupolo eléctrico nuclear en el gradiente de campo eléctrico. Esto sucede debido a la distribución de la carga dentro del átomo.

Figura 02: patrones de estructura fina e hiperfina para un átomo de hidrógeno neutro

Del mismo modo, una estructura hiperfina en una molécula surge debido a los efectos de la energía del momento dipolar magnético nuclear y el campo magnético, pero además, también incluye la energía asociada con diferentes núcleos magnéticos en las moléculas. También incluye la interacción entre los momentos magnéticos nuclear y el campo magnético que se genera por la rotación de la molécula.

¿Cuál es la diferencia entre la estructura fina e hiperfina??

En general, una estructura fina describe la división de línea de las líneas espectrales de átomos como resultado del giro de electrones y las correcciones relativistas a la ecuación de Schrodinger no relativista. La diferencia clave entre la estructura fina e hiperfina es que en las estructuras finas, la división de la línea es el resultado de los cambios de energía que se producen por el acoplamiento de la órbita de electrones, mientras que en las estructuras hiperfinas, la división de la línea es el resultado de la interacción entre el campo magnético y giro nuclear.

La tabla a continuación resume la diferencia entre estructuras finas e hiperfinas.

Resumen -Estructura Fine vs Hyperfine

La estructura fina es la división de las líneas espectrales de los átomos que ocurre como resultado del giro de electrones y las correcciones relativistas a la ecuación de Schrodinger no relativista. Mientras tanto, la estructura hiperfina es la división de niveles de energía en átomos, moléculas e iones debido a la interacción entre las nubes de electrones y el núcleo. La diferencia clave entre la estructura fina e hiperfina es que en las estructuras finas, la división de la línea es el resultado de los cambios de energía que se producen por el acoplamiento de la órbita de electrones, mientras que en las estructuras hiperfinas, la división de la línea es el resultado de la interacción entre el campo magnético y giro nuclear.

Referencia:

1. "Estructura hiperfina." Vedantu, Vedantu, 4 de mayo de 2021.

Imagen de cortesía:

1. "Fabry Perot etalon anillos franjas" de Johnwalton - Trabajo propio (CC por 3.0) a través de Commons Wikimedia
2. "Niveles de hiperfino finos" por !Original: Djindicavector: EdudoBay - Trabajo propio basado en: Niveles de hiperfino finos.PNG por Djindica, dominio público) a través de Commons Wikimedia