禁制机制
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禁制机制（禁线或禁制跃迁）是光谱学在与原子核、原子或分子的吸收与发射相关谱线中，经历特定选律不被允许，但如果未进行与该相关联近似值的情况下，则被允许产生的谱线[1]。例如这样的情况，根据通常的近似值（像是与光相互作用的电偶极近似值），该过程不可能发生，但在高阶的逼近状态下（像是磁偶极或电四极子）这种过程是允许的，但速率要低得多。
在黑暗中发出磷光的材料就是一个例子[2]：吸收光并形成激发状态，但它的衰变涉及自旋翻转，因此在电偶极的跃迁是被禁制的。结果是在几分钟或几小时内缓慢的发出磷光。
尽管这种跃迁在名义上是被禁制的，但如果原子核、原子或分子被提升到激发状态，只是其自发发生的可能性很小。更确切的说，这种激发实体有可能在每单位时间向较低能量的激发状态进行禁制跃迁；根据定义，这种跃迁的概率远低于选择规则所允许的任何一种跃迁。因此，如果可以通过允许的跃迁（或者其它的方式，例如经由碰撞）消除激发状态，就几乎可以肯定在进行禁制跃迁之前，会通过任何的跃迁去除激发状态。然而，大多数的禁制跃迁只是相对的不太可能：只能以这种方式衰变的状态（称为准稳度状态）通常具有存留期，数量级为毫秒到秒；而经由允许的选择规则跃迁衰变时间小于一微秒。在一些放射性衰变系统中，多级别的禁制跃迁可以使每个附加单元的寿命延长许多数量级，而使系统的变化超出选择规则所允许的范围[来源请求]。这种激发状态可以持续数年，甚至数十亿年（太长而无法衡量）。
在天文物理和原子物理
[编辑]在极低密度的气体、等离子体，也就是在外太空或地球极端上层大气中可以观测到禁线[3]。在太空的环境，每立方公分可能只有几颗原子，使得原子之间很难发生碰撞。在这样的条件下，无论是什么原因，一旦原子或分子被激发至准稳度状态，几乎就可以肯定会经由禁线辐射光子来释放能量。虽然准稳度状态相当罕见，但禁制跃迁发射出的光子在太空中超低密度的气体中却占了很大比例。禁制跃迁在高电荷态离子中可以产生可见光、真空紫外线、软X射线、和硬X射线的光子；在某些实验，像是电子束离子阱[4]和离子储存环的例行观测中都能检测到。在这两种情况下，气体的密度都非常低，在产生禁线发射之前，被激发的原子不会与其它的原子发生碰撞而被再激发。使用激光光谱技术，禁制跃迁可以用来稳定目前可用的有着最高精度的原子钟和量子钟。
氮（[N II]在654.8和658.4 奈米）、硫（[S II]在671.6和673.1奈米）、和氧（[O II]在372.7奈米，[O III]在495.9和500.7奈米）的禁线，是在天体物理等离子体中最常观测到的。这些谱线在行星状星云和电离氢区的能量平衡上非常的重要。氢的21公分线让很冷的中性氢能被看见，因此在电波天文学中特别重要。同样的，在金牛T星光谱线中的[O I]和[S II]的禁线，意味着气体的密度非常的低。
符号
[编辑]原子或分子的禁线跃迁会在其符号的前后加上方括号作为识别，例如[O III]或[S II][3]。
参考资料
[编辑]- ^ Philip R. Bunker; Per Jensen. Molecular Symmetry and Spectroscopy. NRC Research Press. 2006: 414 [2019-11-15]. ISBN 978-0-660-19628-2. （原始内容存档于2020-08-01）.
- ^ Lisensky, George C.; Patel, Manish N.; Reich, Megan L. Experiments with Glow-in-the-Dark Toys: Kinetics of Doped ZnS Phosphorescence. Journal of Chemical Education. 1996, 73 (11): 1048. Bibcode:1996JChEd..73.1048L. ISSN 0021-9584. doi:10.1021/ed073p1048.
- ^ 3.0 3.1 引用错误：没有为名为
EDoA_161的参考文献提供内容 - ^ Mäckel, V. and Klawitter, R. and Brenner, G. and Crespo López-Urrutia, J. R. and Ullrich, J. Physical Review Letters (American Physical Society) http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.107.143002. 2011, 107 (14): 143002. Bibcode:2011PhRvL.107n3002M. doi:10.1103/PhysRevLett.107.143002. 已忽略未知参数
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- Osterbrock, D.E., Astrophysics of gaseous nebulae and active galactic nuclei, University Science Books, 1989, ISBN 0-935702-22-9.
进阶读物
[编辑]- Osterbrock, D.E., Astrophysics of gaseous nebulae and active galactic nuclei, University Science Books, 1989, ISBN 0-935702-22-9.
- Heinrich Beyer, Heinrich F. Beyer, H.-Jürgen Kluge, H.-J. Kluge, Viatcheslav Petrovich Shevelʹko, X-Ray Radiation of Highly Charged Ions, Springer Science & Business Media, 1997, ISBN 978-3-540-63185-9.
- Gillaspy, John, editor, Trapping Highly Charged Ions: Fundamentals and Applications, Edited by John Gillaspy. Published by Nova Science Publishers, Inc., Huntington, NY, 1999, ISBN 1-56072-725-X.
- Wolfgang Quint, Manuel Vogel, editors, Fundamental Physics in Particle Traps, Springer Tracts in Modern Physics, Volume 256 2014, ISBN 978-3-642-45200-0.