
【化】 intercombination transition
電子躍遷是量子力學體系中電子在不同能級間轉移能量的過程。當涉及"不同多重态之間的電子躍遷"時,該術語特指原子或分子中電子在不同自旋多重态(spin multiplicity)之間的能量狀态轉換,這一現象在光譜學與光化學領域具有重要研究價值。
多重态定義
多重态指具有相同電子組态但不同自旋角動量量子數的能級集合。單重态(singlet state)對應自旋量子數S=0,總自旋角動量量子數J=0;三重态(triplet state)對應S=1,J=0,±1。該分類源于泡利不相容原理對電子自旋排列的約束。
躍遷機制
電子在不同多重态間的躍遷需滿足選擇定則(selection rules)。根據量子電動力學,允許躍遷需滿足ΔS=0的自旋守恒條件,因此單重态-三重态的直接躍遷通常被禁止。但在自旋-軌道耦合作用下,該限制可被部分打破,産生系間竄越現象(intersystem crossing)。
實驗觀測依據
通過塞曼效應可驗證多重态躍遷:當原子置于磁場中,三重态能級會分裂為三個亞能級,對應的光譜線分裂模式與理論預測完全吻合。這種分裂間距由朗德g因子決定,計算公式為:
$$ ΔE = g_J μ_B B $$
其中μ_B為玻爾磁子,B為磁場強度。
該理論體系已通過X射線光電子能譜(XPS)和熒光壽命成像(FLIM)等現代檢測技術獲得實驗驗證,在OLED器件設計與光催化材料開發中具有重要應用價值。
電子躍遷是指原子、離子或分子中的電子在不同能級之間發生能量變化的過程。當提到“不同多重态之間的電子躍遷”時,需結合量子力學中的自旋多重态概念進行解釋:
多重态的定義
多重态(如單重态、三重态等)描述了電子系統的自旋狀态。例如:
躍遷的物理過程
電子在不同多重态間躍遷時,需滿足能量守恒和選擇規則。例如:
實際意義與限制
根據量子力學選擇規則,某些多重态間的躍遷可能被禁止。例如,自旋方向改變(如單重态→三重态)的躍遷概率較低,需通過特定機制(如自旋-軌道耦合)實現。
總結
不同多重态間的電子躍遷本質是電子能量與自旋狀态的協同變化,受能級差和量子規則制約。這一現象在光譜分析(如熒光、磷光)和材料科學中有重要應用。
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