هيكل دقيق

تداخل يبين الهيكل الدقيق

في الفيزياء الذرية ، الهيكل الدقيق أو البناء الذري الدقيق يصف انقسام الخطوط الطيفية للذرات بسبب تصحيحات من الدرجة الأولى ناشئة عن تأثير النظرية النسبية. حتى مطلع القرن العشرين لم تؤدي دراسة حركة الإلكترون في الغلاف الذري بطرق الميكانيكا الكلاسيكية إلى حلول مرضية. وطبقت النظرية النسبية لاينشتاين على حالة الذرات وأتت بالنتائج الصحيحة . لهذا توصف خصائص الذرات بالبنية الدقيقة للذرات ، وتظهر آثارها في أطياف العناصر.

تصحيح الطاقة الحركية النسبية

طبقا للميكانيكا الكلاسيكية ، فإن مصطلح الطاقة الحركية لميكانيك هاملتوني هو :

$T=\frac{p^{2}}{2m}.$

حيث:

p زخم الحركة

m الكتلة

هذا ينطبق في حالة جسم أوجسيم يتحرك بسرعة معتادة ، أما حركة الأجسام بسرعات عالية جدا قريبة من سرعة الضوء فلا تصلح الميكانيكا الكلاسيكية ولا بد من استخدام معادلات النظرية النسبية الخاصة . تعطي النظرية النسبية لطاقة حركة جسيم سريع جدا جدا طاقة الحركة:

$T=\sqrt{p^{2}c^{2}+m^{2}c^{4}}-mc^{2},$

T الطاقة الكلية النسبية. توسيع هذا في سلسلة تايلور ، نجد

$T=\frac{p^{2}}{2m}-\frac{p^{4}}{8m^{3}c^{2}}+\cdots.$

بتصحيح النظام إلى ميكانيك هاملتوني يصبح

$H_{\mathrm{kinetic}}=-\frac{p^{4}}{8m^{3}c^{2}}.$

مصطلح داروين

$E_{\mathrm{Darwin}}=\frac{\hbar^{2}}{8m_{e}^{2}c^{2}}\,4\pi\left(\frac{Ze^2}{4\pi \epsilon_{0}}\right)\delta^{3}\left(\vec r\right)$

$E_{\mathrm{Darwin}}=\frac{\hbar^{2}}{8m_{e}^{2}c^{2}}\,4\pi\left(\frac{Ze^2}{4\pi \epsilon_{0}}\right)| \psi(0)^2|$

$\psi (0) = 0 \text{ for } l > 0$

$\psi (0) = \frac{1}{\sqrt{4\pi}}\,2 \left( \frac {Z}{n a_0} \right)^\frac {3}{2} \text{ for } l = 0$

$E_{\mathrm{Darwin}}=\frac{2n}{m_e c^{2}}\,E_n^2$