氧化氢是什么| ppa是什么意思| 诱发电位是检查什么病的| 十字架代表什么意思| 骨量是什么意思| 10月份是什么星座| 学分是什么| 二氧化硅是什么晶体| 尿路感染是什么症状| 什么是强势的女人| 虾米是什么意思| 尿血是什么症状| 国防部部长是什么级别| 孩子注意力不集中缺什么微量元素| a7是什么意思| 玛瑙是什么材质| 什么是走读生| 九月十号是什么星座| 卤牛肉用什么部位| 吃四方是什么生肖| 自汗吃什么中成药| 什么鱼吃鱼粪便| 李白为什么叫青莲居士| 耍大牌是什么意思| 动一下就出汗是什么原因| 提前吃什么喝酒不醉| 枯草芽孢杆菌治什么病| 早孕有什么反应| 腰椎滑脱是什么意思| 布洛芬治什么| bally属于什么档次| 孕妇痔疮犯了能用什么药膏| 西布曲明的危害及副作用分别是什么| 粉墙用什么| 庚什么意思| 1967年出生属什么| 神话是什么意思| 减肥喝什么茶最好最快| 膝盖里面痛什么原因引起的| 大姨妈吃什么好| 痛风什么原因引起| 男人喜欢女人什么| 驾驶证c1和c2有什么区别| 张学良为什么不回大陆| 请问紫苏叶有什么功效| 什么照镜子里外不是人| 论坛是什么| ha是什么单位| 苦瓜为什么是苦的| 收缩压偏高是什么意思| 2月8日什么星座| 什么是提供情绪价值| 心里发慌什么原因| 眼睛干涩吃什么食物好| 肺积水是什么原因引起的| 做梦梦见鱼是什么意思| 小孩体检挂什么科| slf是什么意思| c是什么单位| 喘是什么原因造成的| 比肩什么意思| 肛门下坠感是什么原因| 低烧吃什么药最好| 省长是什么级别干部| la是什么品牌| amber是什么意思| 痛风急性发作期吃什么药| 胎盘内血池是什么| 过分是什么意思| 呈味核苷酸二钠是什么| 心肌炎有什么症状和表现| 晚上猫叫有什么预兆| 为什么生理期不能拔牙| 孔雀男是什么意思| 鳞状上皮炎症反应性改变是什么意思| nfc果汁是什么意思| 促甲状腺激素高是什么意思| 什么病会引起腰疼| 男人喝藏红花有什么好处| 七月三十是什么星座| 原本是什么意思| 阑尾炎疼吃什么药| 饭后痰多是什么原因| 燃气灶什么品牌好| 肋骨骨折吃什么食物好得快| candies什么意思| 梦见蒸馒头是什么意思| 停诊是什么意思| 碳酸钙d3颗粒什么时候吃最好| 总出汗是什么原因| 什么病不能吃松花粉| 九牛一毛是什么意思| 什么什么桑田| 缺血吃什么补血最快| 火耗归公是什么意思| 一什么面包| 亚急性甲状腺炎吃什么药| 高血脂吃什么药效果好| 热敷肚子有什么好处| 手掌发红是什么原因| 天蝎座男生喜欢什么样的女生| 天恩是什么意思| 什么体质不易怀孕| pbr是什么意思| 芡实不能和什么一起吃| 结婚13年是什么婚| 孕中期同房要注意什么| 什么鱼最迟钝| 女人脑供血不足吃什么| 多囊为什么要吃避孕药| copd是什么意思| 甲亢吃什么好的更快| 大芒果是什么品种| hr阳性是什么意思| 改年龄需要什么手续| 心绞痛吃什么药最管用| 色盲色弱是什么意思| 咖啡豆是什么动物粪便| 三月有什么节日| 三月是什么生肖| 蚯蚓的血是什么颜色的| php是什么意思| 开车撞死猫有什么预兆| 胃息肉吃什么好| 山魈是什么| 辛巳五行属什么| 为什么左手会发麻| 肠胃炎是什么引起的| 嫪毐是什么意思| 鸭肉和什么一起炖好吃| 淋巴组织增生是什么意思| 生肖狗和什么生肖相冲| 手术后为什么不让睡觉| 打氨基酸点滴有什么好处和害处| 六月份是什么季节| 血糖高吃什么| 海蜇是什么动物| 06年属狗的是什么命| 6月5日是什么日| 斑鸠和鸽子有什么区别| 什么是血脂| 窦性心动过缓伴不齐是什么意思| 璟五行属什么| 汗疱疹擦什么药| 买手机上什么网| 类固醇是什么东西| 晚上多梦是什么原因| 过敏挂什么科| 手术后发烧是什么原因| 日柱灾煞是什么意思| 1938年中国发生了什么| 夏天盖什么被子最舒服| 肛裂挂号挂什么科| 土乞念什么| 什么样的疤痕影响当兵| 潮宏基是什么档次的| 六爻是什么意思| 梦见给别人剪头发是什么意思| 清热败火的败是什么意思| 阴影是什么意思| 小粉红什么意思| 茜草别名又叫什么| 6月是什么月| 鱼条念什么| 腿长身子短有什么说法| 电视开不了机是什么原因| 疼和痛有什么区别| 尿潴留是什么病| 静脉曲张是什么原因| 梅毒滴度是什么意思| 破代表什么生肖| 解析是什么意思| 喉咙有痰挂什么科| 孩子发烧手脚冰凉是什么原因| 手脚麻木是什么原因| 送终是什么意思| 无花果和什么不能一起吃| 窦性心律逆钟向转位是什么意思| 拉肚子想吐是什么原因| 红枣为什么要炒黑再泡水喝| 是谁在敲打我窗是什么歌| 喰种是什么意思| 每天头疼是什么原因引起的| 女人手心脚心发热是什么原因| 冬至有什么禁忌| 上眼皮突然肿了是什么原因| 眼睛胀疼是什么原因| 结账是什么意思| 晚上经常做梦是什么原因| 喉咙发炎吃什么消炎药| 白醋和白米醋有什么区别| 3月份出生是什么星座| 去香港澳门需要什么证件| 梦见狗咬自己是什么意思| 微博会员有什么功能| 泰山石敢当什么意思| 皮肤痒用什么药最好| 酸梅汤有什么功效| 腰间盘突出挂什么科| 吃维生素b6有什么好处和副作用| 高血糖吃什么食物| 长脸适合什么刘海| 无犯罪证明需要什么材料| 真菌镜检阳性是什么意思| 什么是支原体感染| 什么是淋巴结| 白绫是什么意思| 蚕长什么样| 什么仇什么怨| 带状疱疹是什么症状| 白球比偏低吃什么补| 7月6日是什么星座| 临幕是什么意思| 生吃黄瓜有什么好处| 内分泌失调吃什么药效果最好| 午时五行属什么| 甲亢用什么药| zero什么意思| 蛋白粉什么时候喝最好| ria是什么意思| 什么样的大地| tki是什么意思| 小便无力是什么原因| 旖旎风光是什么意思| 肝血不足吃什么中成药| 炸酱面用的什么酱| 亥和什么合| 什么是翻墙软件| 秦二世叫什么| 盆腔积液吃什么药效果最好| 消化不良反酸吃什么药| 177是什么意思| 自食恶果是什么意思| 射手座属于什么象星座| 什么时候取环最合适| 自由意志是什么意思| 性格开朗是什么意思| 红眼病是什么原因引起的| 玉米须能治什么病| 疱疹是什么样的| bottle是什么意思| 总打喷嚏是什么原因| 致癌是什么意思| 狗又吐又拉稀吃什么药| 孔雀男是什么意思| 爱吃甜食是缺乏什么| 六点半是什么时辰| 一本线是什么意思| 四月十七是什么星座| 停经闭经吃什么药调理| 什么是偶数| 梦见买衣服是什么意思| 金益什么字| 小孩放屁很臭是什么原因| 失眠去医院挂什么科| 子宫癌是什么症状| 桂枝是什么| 什么都不想做| 激光脱毛对人体有没有什么危害| 为什么拔罐肩膀最黑| 特警力量第二部叫什么| 6月28什么星座| 儿童吃手指是什么原因| 怀孕什么水果不能吃| 百度Jump to content

中国曲艺节25日至30日在津举办

From Wikipedia, the free encyclopedia
(Redirected from Isotope shift)
百度 (责编:盛月、权娟)

The isotopic shift (also called isotope shift) is the shift in various forms of spectroscopy that occurs when one nuclear isotope is replaced by another.

NMR spectroscopy

[edit]
H NMR spectrum of a solution of HD (labeled with red bars) and H2 (blue bar). The 1:1:1 triplet arises from the coupling of the 1H nucleus (I = 1/2) to the 2H nucleus (I = 1).

In NMR spectroscopy, isotopic effects on chemical shifts are typically small, far less than 1 ppm, the typical unit for measuring shifts. The 1
H
NMR signals for 1
H
2
and 1
H
2
H
("HD") are readily distinguished in terms of their chemical shifts. The asymmetry of the signal for the "protio" impurity in CD
2
Cl
2
arises from the differing chemical shifts of CDHCl
2
and CH
2
Cl
2
.

Vibrational spectra

[edit]

Isotopic shifts are best known and most widely used in vibration spectroscopy, where the shifts are large, being proportional to the ratio of the square root of the isotopic masses. In the case of hydrogen, the "H-D shift" is (1/2)1/2 ≈ 1/1.41. Thus, the (totally symmetric) C?H and C?D vibrations for CH
4
and CD
4
occur at 2917 cm?1 and 2109 cm?1 respectively.[1] This shift reflects the differing reduced mass for the affected bonds.

Atomic spectra

[edit]

Isotope shifts in atomic spectra are minute differences between the electronic energy levels of isotopes of the same element. They are the focus of a multitude of theoretical and experimental efforts due to their importance for atomic and nuclear physics. If atomic spectra also have hyperfine structure, the shift refers to the center of gravity of the spectra.

From a nuclear physics perspective, isotope shifts combine different precise atomic physics probes for studying nuclear structure, and their main use is nuclear-model-independent determination of charge-radii differences.

Two effects contribute to this shift:

Mass effects

[edit]

The mass difference (mass shift), which dominates the isotope shift of light elements.[2] It is traditionally divided to a normal mass shift (NMS) resulting from the change in the reduced electronic mass, and a specific mass shift (SMS), which is present in multi-electron atoms and ions.

The NMS is a purely kinematical effect, studied theoretically by Hughes and Eckart.[3] It can be formulated as follows:

In a theoretical model of atom, which has a infinitely massive nucleus, the energy (in wavenumbers) of a transition can be calculated from Rydberg formula: where and are principal quantum numbers, and is Rydberg constant.

However, for a nucleus with finite mass , reduced mass is used in the expression of Rydberg constant instead of mass of electron:

For two isotopes with atomic mass approximately and , the difference in the energies of the same transition is The above equations imply that such mass shift is greatest for hydrogen and deuterium, since their mass ratio is the largest, .

The effect of the specific mass shift was first observed in the spectrum of neon isotopes by Nagaoka and Mishima.[4]

Consider the kinetic energy operator in Schr?dinger equation of multi-electron atoms: For a stationary atom, the conservation of momentum gives Therefore, the kinetic energy operator becomes

Ignoring the second term, the rest two terms in equation can be combined, and original mass term need to be replaced by the reduced mass , which gives the normal mass shift formulated above.

The second term in the kinetic term gives an additional isotope shift in spectral lines known as specific mass shift, giving Using perturbation theory, the first-order energy shift can be calculated as which requires the knowledge of accurate many-electron wave function. Due to the term in the expression, the specific mass shift also decrease as as mass of nucleus increase, same as normal mass shift.

Volume effects

[edit]

The volume difference (field shift) dominates the isotope shift of heavy elements. This difference induces a change in the electric charge distribution of the nucleus. The phenomenon was described theoretically by Pauli and Peierls.[5][6][7] Adopting a simplified picture, the change in an energy level resulting from the volume difference is proportional to the change in total electron probability density at the origin times the mean-square charge radius difference.

For a simple nuclear model of an atom, the nuclear charge is distributed uniformly in a sphere with radius , where A is the atomic mass number, and is a constant.

Similarly, calculating the electrostatic potential of an ideal charge density uniformly distributed in a sphere, the nuclear electrostatic potential is When the unperturbed Hamiltonian is subtracted, the perturbation is the difference of the potential in the above equation and Coulomb potential :

Such a perturbation of the atomic system neglects all other potential effect, like relativistic corrections. Using the perturbation theory (quantum mechanics), the first-order energy shift due to such perturbation is The wave function has radial and angular parts, but the perturbation has no angular dependence, so the spherical harmonic normalize integral over the unit sphere: Since the radius of nuclues is small, and within such a small region , the approximation is valid. And at , only the s sublevel remains, so . Integration gives

The explicit form for hydrogenic wave function, , gives

In a real experiment, the difference of this energy shift of different isotopes is measured. These isotopes have nuclear radius difference . Differentiation of the above equation gives the first order in : This equation confirms that the volume effect is more significant for hydrogenic atoms with larger Z, which explains why volume effects dominates the isotope shift of heavy elements.

See also

[edit]

References

[edit]
  1. ^ Takehiko Shimanouchi (1972). "Tables of Molecular Vibrational Frequencies Consolidated" (PDF). National Bureau of Standards. NSRDS-NBS-39. Archived from the original (PDF) on 2025-08-07. Retrieved 2025-08-07.
  2. ^ King, W. H. (1984), "Isotope Shifts in X-Ray Spectra", Isotope Shifts in Atomic Spectra, Springer US, pp. 55–61, doi:10.1007/978-1-4899-1786-7_5, ISBN 9781489917881.
  3. ^ Hughes, D. J.; Eckart, C. (1930). "The Effect of the Motion of the Nucleus on the Spectra of Li I and Li II". Phys. Rev. 36 (4): 694–698. Bibcode:1930PhRv...36..694H. doi:10.1103/PhysRev.36.694.
  4. ^ H. Nagaoka and T. Mishima, Sci. Pap. Inst. Phys. Chem. Res. (Tokyo) 13, 293 (1930).
  5. ^ W. Pauli, R. E. Peierls, Phys. Z. 32 (1931) 670.
  6. ^ Brix, P.; Kopfermann, H. (1951). "Neuere Ergebnisse zum Isotopieverschiebungseffekt in den Atomspektren". Festschrift zur Feier des Zweihundertj?hrigen Bestehens der Akademie der Wissenschaften in G?ttingen (in German). Springer. pp. 17–49. doi:10.1007/978-3-642-86703-3_2. ISBN 978-3-540-01540-6. {{cite book}}: ISBN / Date incompatibility (help)
  7. ^ Kopfermann, H. (1958). Nuclear Moments. Academic Press.
雪纺是什么面料 什么花代表永恒的爱 多吃什么可以长高 吃什么补脑增强记忆力 头晕呕吐是什么原因引起的
农合是什么 刘亦菲为什么不结婚 投诉医生打什么电话 感冒喉咙痛吃什么药好 什么是匝道图片
天池为什么没有鱼 紫癜是一种什么病严重吗 老气横秋什么意思 腺肌症是什么病 大便想拉又拉不出来是什么原因
醒酒器有什么作用 补铁的药什么时候吃最好 郁金香长什么样子 刀子嘴豆腐心是什么意思 海带为什么要打结
冠脉ct能检查出什么yanzhenzixun.com 嗓子干痒咳嗽吃什么药hcv7jop5ns4r.cn 贫血吃什么可以补血hcv8jop6ns7r.cn 放风是什么意思hcv8jop5ns5r.cn ar是什么元素hcv8jop9ns7r.cn
拔牙有什么危害hcv7jop5ns6r.cn 社恐到底在害怕什么xinjiangjialails.com 喉咙干咳嗽是什么原因hcv8jop1ns2r.cn 善字五行属什么hcv7jop5ns6r.cn 有什么水能代替美瞳水hcv9jop2ns4r.cn
什么床垫最健康hcv8jop2ns7r.cn 夜深人静是什么意思hcv8jop5ns5r.cn 孕检无创是检查什么的hcv8jop8ns0r.cn 老是嗳气是什么原因hcv8jop5ns6r.cn 姜字五行属什么hcv9jop6ns2r.cn
就坡下驴什么意思hcv8jop0ns9r.cn 左下腹是什么部位hcv9jop6ns3r.cn 别名是什么意思hcv7jop4ns5r.cn 乳房皮肤痒是什么原因gangsutong.com 2003年什么年hcv9jop5ns8r.cn
百度