Feinstruktur und Hyperfeinstruktur

Auszug

Bei der Besprechung der H-Atom-Spektren hatten wir festgestellt, dass die Linienstruktur bei hohem spektralem Auflösungsvermögen erheblich vielfältiger ist als aus der Schrödingergleichung folgt. In den Spektren der Alkaliatome ist diese Feinstrukturaufspaltung noch größer. Sie hat ihre Ursache in relativistischen Beiträgen, die im Hamiltonoperator bisher nicht berücksichtigt wurden. Dazu gehören die Erweiterung des Operators der kinetischen Energie um relativistische Beiträge, die Spin-Bahn-Wechselwirkung und der sog. Darwin-Term, der durch die sich in relativistischer Näherung ergebende Unsicherheit der Elektronenposition zustande kommt. Ihre Berechnung folgt zwanglos aus der relativistischen Dirac-Gleichung, die an die Stelle der Schrödingergleichung tritt. Wir können hier aber diese Terme als Störung im Hamiltonoperator berücksichtigen und mit Hilfe der Störungstheorie näherungsweise berechnen.