Interacción Espín Órbita

Interacción  Espín - Orbita

La existencia de los momentos  magnéticos de espín y orbita del electrón inevitablemente lleva  a su interacción mutua. La denominada interacción espín – orbita se entienden mejor desde la interpretación ventajosa del electrón en órbita, que “ve” el nucleo atómico girando a su alrededor. El movimiento orbital aparente del núcleo genera un campo magnético en la posición del electrón, y el momento del espín del electrón adquiere energía magnética  en este campo según la ecuación

U= -m.B

Esto puede entenderse como un efecto Zeeman interno, donde B surge el movimiento orbital del electro en sí.  El electrón posee una energía superior cuando su espín apunta hacia riba, o está alineado con B, que cuando su espín apunta hacia abajo o está alineado de manera opuesta a B.

El acoplamiento de los momentos de espín y orbita que ni el momento angular orbital ni el momento angular del espín se conserva por separado. Pero el momento angular total J=L+S se conserva en tanto no esté presente ninguna torca externa. En consecuencia, existen estados cuánticos  para los cuales   J  y J_z son observables nítida cuantizadas, según  se ha esperado para el momento angular:

            lJl = Raiz(j(j+1) Hbarra 

J_{Z  =}m_j h  barra                        Con m_j =j,j-I,…,-j

Los valores permitidos para el numero cuántico j del momento angular total  son

J=l+s, l+s-1,…,ll-sI

EN términos de los números cuánticos  orbital (l ) y de espín (s). Para un electrón atómico s=  y l=0, 1, 2… de modo que j=  (para l) y

j= l  (para l>0)

 Observa que el número de valores m_j siempre es par para un solo electrón, lo cual conduce a un número par de orientaciones en el modelo semiclasico para J, en vez del número impar pre dicho para solo el momento angular orbital L.

La notación 1S_½ describe el estado base del hidrogeno, donde 1 indica que n=1, la S indica que l=0 y el subíndice un medio , denota que J=1/2.donde la interacción  espín -  orbita separa los dos últimos estados de energía aproximadamente por 5x10^-5 eV.

  Para j = 3/2, existen cuatro orientaciones posibles de J, y por tanto cuatro valores posibles de Jz