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Chimie · Glossaire

Qu'est-ce que « Couplage spin–orbite, structure fine » ?

Aussi appelé : couplage spin--orbite · structure fine

Définition 2.20 Chimie universitaire — 3e année · Chapitre 2 — Atomes polyélectroniques et symboles de termes

Le couplage spin–orbite est l’interaction entre les moments magnétiques associés au spin d’un électron et à son mouvement orbital, écrite $A\,\hat{\mathbf L}\cdot\hat{\mathbf S}/\hbar^2$ pour un terme. Il éclate un terme en ses niveaux de $J$ différents : c’est la structure fine du terme.

Les raies D du sodium. Le niveau 3p est éclaté par le couplage spin–orbite en 2P_1/2 et 2P_3/2 ; l’émission vers le niveau fondamental 3s donne deux raies jaunes, D_1 à 589.76\, nm et D_2 à 589.16\, nm (longueurs d’onde dans le vide). — Les raies D du sodium. Le niveau $3p$ est éclaté par le couplage spin–orbite en ${}^2$ P $_{1/2}$ et ${}^2$ P $_{3/2}$ ; l’émission vers le niveau fondamental $3s$ donne deux raies jaunes, D $_1$ à $589.76\,\mathrm{nm}$ et D $_2$ à $589.16\,\mathrm{nm}$ (longueurs d’onde dans le vide).

Exemples

Exemple 2.22 (Mise à l’épreuve de la règle des intervalles)

Pour ${}^3$ P, la règle prévoit des intervalles dans le rapport $J = 2 : 1$ , soit 2. Carbone : $(43.4 - 16.4)/16.4 = 1.65$ . Oxygène ( $2p^4$ , structure inversée, ${}^{3}\mathrm{P}_{2}$ le plus bas, puis $J = 1$ à $158.3\,\mathrm{cm}^{-1}$ et $J = 0$ à $227.0\,\mathrm{cm}^{-1}$ ) : $158.3/68.7 = 2.30$ . La règle tient à 20 % près : le couplage de Russell–Saunders décrit bien les atomes légers, sans être exact.

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