Heの励起状態について

質問

He-Neレーザーの原理について調べていたら、
1Sから2Sに励起されると21Sと23S(1,3は上付き)の２つの励起状態があると言う記述がありました。この2つの励起状態のエネルギー値が異なるらしいのですが、それはなぜでしょう？22Sもあるのですか？それとも？？
ご回答よろしくお願いします。

回答No.1

First_Noel · ベストアンサー

Ｈｅ原子は電子を２個持ちます。
電子スピンはｓ＝１／２ですが、上向きと下向きがあり、
２個とも同方向なら電子スピンの合計はＳ＝１、
２個が異なる方向なら電子スピンの合計はＳ＝０、となります。

電子スピンＳに対して、縮退レベルは２Ｓ＋１あります。
即ち、Ｓ＝０のとき、２×０＋１＝１（一重項）、
Ｓ＝１のとき、２×１＋１＝３（三重項）となり、
これが上付きの数字です。

従って、電子が偶数個のときは、二重項はありえません。

また、原子全体の角運動量Ｊ＝Ｌ＋Ｓなので、Ｓが異なればＪが異なり、
従ってエネルギー準位も異なります。

因みに、２＾１Ｓ、のＳは電子スピンではなく、上記のＬに対応しています。
Ｌ＝１ならＳ，Ｌ＝２ならＰ、Ｌ＝３ならＤ、・・・

この辺は原子物理の本ではなく、原子分光の本を読まれると良いと思います。
一度、ヘルツベルクの本を読まれることをオススメします。

お礼

ありがとうございます。なんとなくわかった気がします。
電子スピンs=1/2は定数。Ｌは軌道(Ｓ、Ｐ、Ｄ・・)。
角運動量は軌道とスピンで決まると言うことでいいのでしょうか？

原子分光の本検索かけたんですが見つかりません・・
もし良かったら本教えてください。

回答No.2

First_Noel

「原子スペクトルと原子構造」
G.HERZBERG (著), 堀 健夫 (翻訳)
単行本: 270 p ; サイズ(cm): 19
出版社: 丸善 ; ISBN: 4621029770 ; (1988/03)

例えば上記ですが、バイブルです。
ぜひご一読下さい。

＞角運動量は軌道とスピンで決まると言うことでいいのでしょうか？

そうです。
この辺も上記の本に書いてあります。
キーワードは「量子化軸」「LSカップリング」など。

要は簡単なことがいっぱいあってややこしくなっているだけです、
がんばってください。

お礼

遅くなりましてすいません。
どうもありがとうございました。
書籍探して勉強してみます！
また疑問が出てきた際には質問させていただくかもしれませんがそのときはよろしくお願いします。