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振動 しんどう 子 こ 強度 きょうど (しんどうしきょうど、英語 えいご : Oscillator strength )とは原子 げんし や分子 ぶんし が光 ひかり を吸収 きゅうしゅう し、ある量子 りょうし 状態 じょうたい から別 べつ の量子 りょうし 状態 じょうたい へ電気 でんき 双極 そうきょく 子 こ 遷移 せんい する強 つよ さを表 あらわ す無 む 次元 じげん 量 りょう である。状態 じょうたい
|
1
m
1
⟩
{\displaystyle |1m_{1}\rangle }
から状態 じょうたい
|
2
m
2
⟩
{\displaystyle |2m_{2}\rangle }
への遷移 せんい における振動 しんどう 子 こ 強度 きょうど
f
12
{\displaystyle f_{12}}
は以下 いか のように定義 ていぎ される。
f
12
=
2
3
m
e
ℏ
2
(
E
2
−
E
1
)
∑
m
2
∑
α あるふぁ
=
x
,
y
,
z
|
⟨
1
m
1
|
R
α あるふぁ
|
2
m
2
⟩
|
2
{\displaystyle f_{12}={\frac {2}{3}}{\frac {m_{e}}{\hbar ^{2}}}(E_{2}-E_{1})\sum _{m_{2}}\sum _{\alpha =x,y,z}|\langle 1m_{1}|R_{\alpha }|2m_{2}\rangle |^{2}}
ここで
m
e
{\displaystyle m_{e}}
は電子 でんし の質量 しつりょう 、
ℏ
{\displaystyle \hbar }
は換算 かんさん プランク定数 ていすう である。
量子 りょうし 状態 じょうたい
|
n
m
n
⟩
,
n
=
{\displaystyle |nm_{n}\rangle ,n=}
1,2,...,は
m
n
{\displaystyle m_{n}}
でラベル付 らべるつ けされた状態 じょうたい が縮退 しゅくたい している。ここで“縮退 しゅくたい している”とは、全 すべ て同 おな じエネルギー
E
n
{\displaystyle E_{n}}
を持 も っているということを意味 いみ している。演算 えんざん 子 こ
R
x
{\displaystyle R_{x}}
は、系 けい の
N
{\displaystyle N}
個 こ のすべての電子 でんし のx座標 ざひょう
r
i
,
x
{\displaystyle r_{i,x}}
を足 た したものである:
R
α あるふぁ
=
∑
i
=
1
N
r
i
,
α あるふぁ
{\displaystyle R_{\alpha }=\sum _{i=1}^{N}r_{i,\alpha }}
縮退 しゅくたい したそれぞれの状態 じょうたい
|
1
m
1
⟩
{\displaystyle |1m_{1}\rangle }
において、振動 しんどう 子 こ 強度 きょうど は同 おな じである。
ある状態 じょうたい
|
i
m
i
⟩
{\displaystyle |im_{i}\rangle }
から他 た のすべての状態 じょうたい
|
j
m
j
⟩
{\displaystyle |jm_{j}\rangle }
への振動 しんどう 子 こ 強度 きょうど の和 わ は、電子 でんし 数 すう
N
{\displaystyle N}
に等 ひと しくなる。
∑
j
f
i
j
=
N
{\displaystyle \sum _{j}f_{ij}=N}
Robert C. Hilborn, Einstein coefficients, cross sections, f values, dipole moments, and all that , Am. J. of Phys. 50, 982 (1982), arXiv:physics/0202029v1