Interrogation sur les orbitales

[Blender82]

Bonjour,
je me pose une question depuis un certain temps. J'ai rencontré dans mon livre de physique qu'ils mentionnaient la chose suivante :

DOUBLETS DU SODIUM
Les lampes à vapeur de sodium utilisées pour l'éclairage public émettent une lumière jaune-orange.
On donne les énergies des niveaux suivants du sodium :
3s : 0 eV
3p 1/2 : 2,105 eV
3p 3/2 : 2,107 eV
4d : 4,293 eV

Ma question ne concerne pas l'exercice en lui même (d'une simplicité) mais de la notation suivante 3p 1/2 et 3p 3/2.
A quoi correspondent ces notations en rouge ?
J'en ai supposé que les orbitales simple (j'entends 3p, 4d, 2s,...) ne sont pas assez précises pour quantifier l'énergie de l'atome. Et que selon l'hypothèse de Broglie, à toute particule en mouvement est associé une longueur d'onde, il existe une multitude de niveaux intermédiaires entre les "orbitales simples".
Est-ce que c'est ça ?
Merci d'avance pour vos réponses.

Blender82
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[coussin]

Ma question ne concerne pas l'exercice en lui même (d'une simplicité) mais de la notation suivante 3p 1/2 et 3p 3/2.

On appelle ça le couplage LS, couplage du moment orbital de l'électron L avec son spin S. Ces deux moments se couplent pour former J. Ce sont les valeurs de J que tu as indiqué en rouge.

Bref, c'est exactement comme tu l'as dis : un niveau de théorie supérieur. Y en a encore d'autres après ça…

[Blender82]

Attends un peu, tu peux développer s'il te plait ?
Et ça change quoi ?

[coussin]

Et ça change quoi ?

Bah ça change que ce que tu croyais être un seul niveau (le 3p du sodium) est un fait un doublet (deux niveaux très proches l'un de l'autre 3p 1/2 et 3p 3/2)

[A voir en vidéo sur Futura]

[Blender82]

Ok, ça explique la double raie mais pourquoi 1/2 et 3/2 et pas autre chose ?

[coussin]

Couplage de S=1/2 avec L=1 (état p) donne J=1/2 et 3/2

[coussin]

Après, y a encore d'autres niveaux de théorie.
L'état 3p 1/2 est lui-même un doublet et l'état 3p 3/2 est en fait un quartet. On appelle ça la structure hyperfine, interaction du moment angulaire total J=1/2 ou 3/2 avec le moment angulaire du noyau de sodium I=3/2 pour donner le moment F
F=J+I. Pour le 3p 1/2, ça donne F=1 et 2 (doublet) Pour le 3p 3/2, ça donne F=0,1,2,3 (quartet).

[Blender82]

Et le spin c'est celui de l'électron ?

[coussin]

Oui.........

[mariposa]

Ok, ça explique la double raie mais pourquoi 1/2 et 3/2 et pas autre chose ?

Bonjour,

Pour compléter ce qu'a écrit Coussin s'il n'y avait pas de couplage entre le spin de l'électron et son mouvement orbital

il suffirait de dire que l'électron est sur le niveau N= 3 et le moment cinétique L = 1 cad un état p 3 fois dégénéré.

En présence du couplage spin-orbite "l'orientation" relative du moment de spin S et du moment cinétique L de l'électron présente 2 solutions:

J = 1/2 et J= 3/2 qui sont les vrais constantes du mouvement.


D'une manière imagée si la rotation de la Lune sur elle-même (cad son spin) est de même sens que son mouvement orbital alors

son moment cinétique total est J = 3/2.

Dans le cas contraire son moment cinétique total est J = 1/2

Dans ce cas l'origine du couplage spin-orbite est du à l'action de la déformation de la Terre par la Lune, par les effets de marées terrestres

[Blender82]

Ok maintenant c'est clair, si je comprend bien, c'est une précision sur le spin de l'électron.
C'est plus simple que je ne le pensais.
Merci bien.