Hundsche Kopplungsfälle

Die Hundschen Kopplungsfälle beschreiben die verschiedenen Möglichkeiten der Kopplung von Bahn- und Spin-Drehimpulsvektoren (Spin-Bahn-Kopplung) innerhalb eines Moleküls. Sie wurden von dem Physiker Friedrich Hund aufgestellt und sind Teil der quantenmechanischen Beschreibung von Molekülen, bedeutend u.a. für die Molekülspektroskopie.

Von den fünf Kopplungsfällen a) bis e) sind vor allem die Fälle a) und b) relevant .

Allgemeines

Ein wichtiger Unterschied zu Atomen ist bei Molekülen, dass sie Schwingungen und Rotationen ausüben können, die Einfluss auf den energetischen Zustand des Moleküls haben. Der Gesamtdrehimpuls $ \overrightarrow J $ eines Moleküls setzt sich auf verschiedene Weisen zusammen aus dem Moleküldrehimpuls $ \overrightarrow N $ der Kerne sowie den Bahn- und Spin-Drehimpulsvektoren der Elektronen $ \overrightarrow L $ und $ \overrightarrow S $.

Der Hundsche Kopplungsfall a)

Skizze zum Kopplungsfall a) für ein zweiatomiges Molekül

Der Hundsche Kopplungsfall a) tritt bei kleiner Wechselwirkung zwischen der Molekülrotation und der Elektronenbewegung auf. Die Bahn- und Spin-Drehimpulsvektoren $ \overrightarrow L $ und $ \overrightarrow S $ der Elektronen sind deshalb an die Molekülachse gebunden, um welche sie in schneller Präzession rotieren. Die Summe ihrer Projektionen auf die Molekülachse ($ \Lambda $ und $ \Sigma $) wird der totale Elektronen-Drehimpuls $ \Omega $ genannt. Der Gesamtdrehimpuls $ \overrightarrow J $ ist dagegen sowohl vom Betrag als auch von der Richtung her zeitlich konstant.

Der Hundsche Kopplungsfall b)

Skizze zum Kopplungsfall b) für ein zweiatomiges Molekül

Im Hundschen Kopplungsfall b) ist der Spin-Drehimpulsvektor $ \overrightarrow S $ nur schwach oder überhaupt nicht an die Molekülachse gebunden. Die Vektoren $ \Lambda $ und $ \overrightarrow N $ addieren sich zu einem Vektor $ \overrightarrow K $, um den die Molekülachse während der Rotation eine Präzession ausführt. In einer genaueren Beschreibung wird zu $ \overrightarrow K $ der Spin-Drehimpulsvektor $ \overrightarrow S $ der Elektronen hinzu addiert. Das Ergebnis ist der Gesamtdrehimpulsvektor $ \overrightarrow J $, der wie im Kopplungsfall a) zeitlich konstant ist. Das Molekül führt deshalb eine komplizierte Kreiselbewegung bestehend aus zwei Präzessionen aus.

Siehe auch

Diese Artikel könnten dir auch gefallen

Die letzten News aus den Naturwissenschaften

06.05.2021
Astrophysik - Relativitätstheorie
Teleskop zur Erforschung von Objekten höchster Dichte im Universum
Eine internationale Gruppe von Astronomen hat erste Ergebnisse eines groß angelegten Programms vorgestellt, bei dem Beobachtungen mit dem südafrikanischen MeerKAT-Radioteleskop dazu verwendet werden, die Theorien von Einstein mit noch nie dagewesener Genauigkeit zu testen.
11.05.2021
Physikdidaktik - Quantenphysik
Quantencomputing einfach erklärt
„Quantencomputing kompakt“ lautet der Titel eines aktuellen Buchs, das Bettina Just veröffentlicht hat.
06.05.2021
Festkörperphysik - Quantenphysik
Auf dem Weg zum kleinstmöglichen Laser
Bei extrem niedrigen Temperaturen verhält sich Materie oft anders als gewohnt.
28.04.2021
Galaxien - Sterne
Die Entdeckung von acht neuen Millisekunden-Pulsaren
Eine Gruppe von Astronomen hat mit dem südafrikanischen MeerKAT-Radioteleskop acht Millisekunden-Pulsare entdeckt, die sich in Kugelsternhaufen mit hoher Sterndichte befinden.
07.04.2021
Teilchenphysik
Handfeste Hinweise auf neue Physik
Das Fermilab (USA) hat heute erste Daten aus dem Myon g-2 Experiment veröffentlicht, welche die Messwerte des gleichnamigen, 2001 durchgeführten Experiments am Brookhaven National Laboratory bestätigen.
19.04.2021
Exoplaneten
Neuer Exoplanet um jungen sonnenähnlichen Stern entdeckt
Astronomen aus den Niederlanden, Belgien, Chile, den USA und Deutschland bilden neu entdeckten Exoplaneten „YSES 2b“ direkt neben seinem Mutterstern ab.
01.04.2021
Teilchenphysik
Myon g-2: Kleines Teilchen mit großer Wirkung
Das Myon g-2-Experiment des Fermilab in den USA steht vor einem Sensationsmoment, der die Geschichte der Teilchenphysik neu schreiben könnte.
01.04.2021
Planeten - Elektrodynamik - Strömungsmechanik
Zwei merkwürdige Planeten
Uranus und Neptun habe beide ein völlig schiefes Magnetfeld.
30.03.2021
Kometen_und_Asteroiden
Der erste interstellare Komet könnte der ursprünglichste sein, der je gefunden wurde
Neue Beobachtungen mit dem Very Large Telescope (VLT) der Europäischen Südsternwarte (ESO) deuten darauf hin, dass der abtrünnige Komet 2I/Borisov einer der ursprünglichsten ist, die je beobachtet wurden.
25.04.2021
Raumfahrt - Astrophysik - Teilchenphysik
Erstmals Atominterferometer im Weltraum demonstriert
Atominterferometer erlauben hochpräzise Messungen, indem sie den Wellencharakter von Atomen nutzen.