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Questão FC283112

No estudo dos níveis de energia atômicos, quando uma linha espectral é examinada com alta resolução, ela mostra uma estrutura fina, ou seja, é vista separada em duas ou mais linhas

Questões sem classificação de assunto (Física)

IDECAN · 2014

No estudo dos níveis de energia atômicos, quando uma linha espectral é examinada com alta resolução, ela mostra uma estrutura fina, ou seja, é vista separada em duas ou mais linhas muito próximas. A separação desses níveis de energia denomina‐se separação de estrutura fina e para explicar esta estrutura fina foi sugerida uma propriedade inteiramente não clássica do elétron que é o(a)

  1. Spin.
  2. momento linear.
  3. energia relativística.
  4. comprimento de onda.
  5. massa de repouso nula.
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Gabarito

A

Comentário do professor

Spin é o momento angular intrínseco do elétron, uma propriedade quântica sem análogo clássico. Ele é quantizado: \(S=\sqrt{s(s+1)}\hbar\) com \(s=\tfrac{1}{2}\) para o elétron.

Associado ao spin existe um momento magnético \(\boldsymbol{\mu}_s=-g_s\frac{e}{2m}\mathbf{S}\) (com \(g_s\approx2\)), que interage com campos magnéticos efetivos no átomo.

A estrutura fina surge principalmente da interação spin-orbit, em que o campo magnético, visto no referencial do elétron, acopla \(\mathbf{L}\) e \(\mathbf{S}\). O operador relevante é \(H_{so}\propto\mathbf{L}\cdot\mathbf{S}\), levando a níveis com momento total \(j=l\pm\tfrac{1}{2}\) e energias distintas.

Essa separação de níveis explica a divisão das linhas espectrais próximas: cada transição entre níveis atômicos pode produzir múltiplas componentes devido ao spin do elétron.

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