禁制机制

✍ dations ◷ 2025-04-27 02:16:59 #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

  • 内画内画壶是清朝末年发展起来的一种中国工艺品,最开始只是为了装饰鼻烟壶,后来逐渐发展成为一种独特的工艺。一般用半透明料器制造的鼻烟壶,也有高级的用水晶、玛瑙、翡翠等制作的
  • 天狼星天狼星(Bd:α CMa)是夜空中最亮的恒星,其视星等为-1.46,几乎为第二亮恒星老人星的两倍。它的英文名称为Sirius,读法为/sɪɹiəs/,源自古希腊语的Σείριος。天狼星根据拜耳命
  • 阿塞拜疆总理阿塞拜疆总理(Prime Minister of Azerbaijan) 阿塞拜疆的政府首脑。
  • 莱恩群岛莱恩群岛(英语:Line Islands),又译“线岛群岛”,是太平洋中部的一个群岛,主岛为圣诞岛,由11组环礁组成,其中8组环礁属基里巴斯,3组环礁是美国领地(贾维斯岛、金曼礁和巴尔米拉环礁)。该
  • 说谎的女人说谎的女人可以指:
  • 秦玥飞秦玥飞(1985年6月-),重庆人,汉族,中国共产党党员。中华人民共和国政治人物、第十三届全国人民代表大会湖南地区代表。2016年,被中国中央电视台评为《感动中国》年度人物。2018年,被
  • 2019冠状病毒病北海道疫情2019冠状病毒病北海道疫情(日语:北海道における2019年コロナウイルス感染症の流行/ほっかいどうにおける2019ねんコロナウイルスかんせんしょうのりゅうこう),介绍日本的2019冠状
  • 地铁列表地铁列表列出全世界所有电气化地铁列车系统。在某些情况下,地铁系统可能会有其他名称,例如“捷运”、“轨道交通”、“集体运输交通”等。截至2017年3月,已经列入60个国家与地
  • 闰土闰土,可以指:
  • 弗兰茨·卡尔大公弗兰茨·卡尔大公(Archduke Franz Karl of Austria)(1802年12月17日-1878年3月8日),奥地利皇帝斐迪南一世之弟,是奥地利皇帝弗朗茨·约瑟夫一世的生父,也是末代皇帝卡尔一世的曾祖父