изотопический сдвиг

ИЗОТОПИЧЕСКИЙ СДВИГ -сдвиг друг относительно друга уровней энергии и спектральных линий атомов разд. изотопов одного хим. элемента; проявляется также во вращат. и колебат. спектрах молекул, содержащих разл. изотопы одного элемента. И. с. в спектрах изолированного атома может быть обусловлен неск. причинами. Одна из них связана с движением ядра относительно центра инерции атома (эффект массы). В системе центра инерции импульс ядра Р равен сумме импульсов электронов S_ip_i. Учёт движения ядра приводит к появлению в гамильтониане атома члена:

где т - масса электрона, М - масса ядра. И. с. равен квантовомеханич. среднему от этой величины. Вклад в энергию атома, соответствующий первому члену суммы (*), наз. нормальным или боровским сдвигом, он равен

энергия атома в случае неподвижного ядра. Вклад, вносимый в энергию атома вторым членом, наз. специфич. И. с. DE_c, он имеет чисто квантовый характер и возникает вследствие обменного взаимодействия атомных электронов. Сдвиг уровней за счёт эффекта массы наиб. важен для лёгких элементов с массовым числом Ах60; при А'': он исчезает. В случае тяжёлых изотопов (Aа100) осн. вклад в И. с. вносит эффект объёма. Внутри ядра конечного размера поле существенно отличается от поля точечного заряда. Поэтому для электрона, проникающего в ядро, наблюдается сдвиг уровня энергии, возрастающий с ростом радиуса ядра. В этом случае И. с. наз. сдвигом за счёт эффекта объёма. Такой И. с. наиб. важен в случае конфигураций, содержащих s-электроны, для к-рых максимум электронной плотности достигается на ядре. Для электронов с не равным нулю орбитальным моментом он значительно меньше. Исследование эффекта объёма позволяет получить ряд сведений о структуре ядра. И. с. принято считать положительным, когда длина волны спектральной линии уменьшается с ростом массы ядра. Различие длин волн, вызванное И. с., используется в лазерном разделении изотопов. В молекулах замена атома одного изотопа другим приводит к изменению её приведённой массы М и вследствие этого - к изменению вращат. (~1/M)и колебат. (1/ЦМ) энергий молекул, что и вызывает И. с. в молекулярных спектрах. Лит.: Ельяшевич М. А., Атомная и молекулярная спектроскопия, М., 1962; Собельман И. И., Введение в теорию атомных спектров, [2 изд.], М., 1977; Радциг А. А., Смирнов Б. М., Параметры атомов и атомных ионов, 2 изд., М., 1986; Летохов В. С., Нелинейные селективные фотопроцессы в атомах и молекулах, М., 1983. Б. Н. Чичков.