禁制机制

✍ dations ◷ 2025-08-13 00:40:21 #原子核物理学,量子力学,天文光谱学,光谱学

禁制机制(禁线或禁制跃迁)是光谱学在与原子核、原子或分子的吸收与发射相关谱线中,经历特定选择规则(英语:selection rule)不被允许,但如果未进行与该相关联近似值的情况下,则被允许产生的谱线。例如这样的情况,根据通常的近似值(像是与光相互作用的电偶极近似值),该过程不可能发生,但在高阶的逼近状态下(像是磁偶极或电四极子)这种过程是允许的,但速率要低得多。

在黑暗中发出磷光的材料就是一个例子:吸收光并形成激发状态,但它的衰变涉及自旋翻转,因此在电偶极的跃迁是被禁制的。结果是在几分钟或几小时内缓慢的发出磷光。

尽管这种跃迁在名义上是被禁制的,但如果原子核、原子或分子被提升到激发状态,只是其自发发生的可能性很小。更确切的说,这种激发实体有可能在每单位时间向较低能量的激发状态进行禁制跃迁;根据定义,这种跃迁的概率远低于选择规则所允许的任何一种跃迁。因此,如果可以通过允许的跃迁(或者其它的方式,例如经由碰撞)消除激发状态,就几乎可以肯定在进行禁制跃迁之前,会通过任何的跃迁去除激发状态。然而,大多数的禁制跃迁只是相对的不太可能:只能以这种方式衰变的状态(称为准稳度(英语:metastability)状态)通常具有存留期,数量级为毫秒到秒;而经由允许的选择规则跃迁衰变时间小于一微秒。在一些放射性衰变系统中,多级别的禁制跃迁可以使每个附加单元的寿命延长许多数量级,而使系统的变化超出选择规则所允许的范围。这种激发状态可以持续数年,甚至数十亿年(太长而无法衡量)。

在极低密度的气体、等离子体,也就是在外太空或地球极端上层大气(英语:Near space)中可以观测到禁线。在太空的环境,每立方公分可能只有几颗原子,使得原子之间很难发生碰撞。在这样的条件下,无论是什么原因,一旦原子或分子被激发至准稳度状态,几乎就可以肯定会经由禁线辐射光子来释放能量。虽然准稳度状态相当罕见,但禁制跃迁发射出的光子在太空中超低密度的气体中却占了很大比例。禁制跃迁在高电荷态离子中可以产生可见光、真空紫外线、软X射线、和硬X射线的光子;在某些实验,像是电子束离子阱(英语:Electron beam ion trap)和离子储存环(英语:Storage ring)的例行观测中都能检测到。在这两种情况下,气体的密度都非常低,在产生禁线发射之前,被激发的原子不会与其它的原子发生碰撞而被再激发。使用激光光谱技术,禁制跃迁可以用来稳定目前可用的有着最高精度的原子钟和量子钟(英语:Quantum clock)。

氮(在654.8和658.4 奈米)、硫(在671.6和673.1奈米)、和氧(在372.7奈米,在495.9和500.7奈米)的禁线,是在天体物理等离子体中最常观测到的。这些谱线在行星状星云和电离氢区的能量平衡(英语:Energy economics)上非常的重要。氢的21公分线让很冷的中性氢能被看见,因此在电波天文学中特别重要。同样的,在金牛T星光谱线中的和的禁线,意味着气体的密度非常的低。

原子或分子的禁线跃迁会在其符号的前后加上方括号作为识别,例如或。

相关

  • 新德里新德里(又名纽德里,印地语:नई दिल्ली;英语:New Delhi)是印度的首都。位于印度西北部,座落在恒河支流亚穆纳河(又译:朱木拿河)西岸,东北紧连德里旧城(英语:Old Delhi)(沙贾汉纳巴德)
  • 螯合螯合物(英语:Chelation)是配合物的一种,在螯合物的结构中,一定有一个或多个多齿配体提供多对电子与中心体形成配位键。“螯”指螃蟹的大钳,此名称比喻多齿配体像螃蟹一样用两只大
  • 茶文化台湾茶文化一词泛指与台湾相关的茶史、茶叶、茶艺等。台湾茶发展至今已有两百多年,是台湾民众传统的饮料之一,与台湾的人文风俗有密不可分的关系。清治时期的台湾,茶是最大的生
  • 越南国家银行越南国家银行(英语:State Bank of Vietnam,简称SBV),成立于1951年5月6日,系越南社会主义共和国的国家银行,属于越南中央政府中的一个部级机构,其总部设于首都河内市。越南国家银行原
  • 苏铁类苏铁目(学名:Cycadales)统称苏铁,是苏铁纲(Cycadopsida)中一个唯一目,也是苏铁门植物唯一现存的群类,共有3科,10至12属约305种,分布在全球的热带和亚热带地区。本科植物为常绿乔木或灌
  • 军令部军令部 (日语假名:ぐんれいぶ,英文:Imperial Japanese Navy General Staff)为大日本帝国海军的参谋部,并为天皇直属单位。职掌为辅佐统帅,以及海军之作战与指挥。军令部始建于1884
  • 洛杉矶大暴动1992年洛杉矶暴动(又被称作1992年洛杉矶内乱, 英语:1992 Los Angeles Civil Unrest/1992 Los Angeles riots),主要指1992年于美国加州南部大城洛杉矶市爆发的一系列动乱,导火线为
  • 行道树行道树是指在公路或街道两旁成行栽植的木本植物;选择原则主要为:1.生长特性选择原则;2.原生树种优先原则;3.环境调节功能原则;4.与本地主要农林业作物为不同科属,以减少共通病
  • 杜诗杜诗(前1世纪?-38年),字君公,河内郡汲县人,东汉官员及发明家。年轻时有才能,在那里任官为功曹,以公平著称。更始政权时,被征辟为大司马府官员。建武元年(25年),一年内三次升迁至侍御史。
  • 章靳以章靳以(1909年8月16日-1959年11月7日),天津人,原名章方叙,字正候,笔名靳以,中国作家。中国作协上海分会副主席。第二届全国人大代表。1909年8月16日(农历七月初一)生于天津市。童年随