Techniklexikon

Heliumspektrum

das Linienspektrum des durch elektrische Entladung, Lichteinstrahlung o.ä. angeregten neutralen Heliumatoms He I. Es kann in einer Glimmentladung durch reines Heliumgas oder auch durch Hochfrequenzanregung erzeugt werden. Das Heliumatom mit der Ordnungszahl Z = 2 hat zwei Elektronen, die nach dem Pauli-Prinzip im niedrigsten Energiezustand n = 1 sein können (Atomspektren). Dazu müssen die magnetischen Quantenzahlen der Elektronenspins m_s = ±1/2 sein, d.h., im Grundzustand stehen die beiden Spinvektoren antiparallel. Die spektroskopische Termbezeichnung dieses Zustandes ist daher (1s²)¹S₀ (Atomspektren). Wird eines der beiden Elektronen angeregt, während das andere im unangeregten Zustand verbleibt, so gibt es für n = 2 die Bahndrehimpulse l = 0, 1, d.h. einen P- und einen S-Zustand. Für die höheren Hauptquantenzahlen kann l = n - 1,..., 0 sein. Da die Elektronen verschiedene räumliche Quantenzustände haben, können die Elektronenspins ohne Verletzung des Pauli-Prinzips sowohl parallel als auch antiparallel stehen, d.h. der Gesamtspin kann S = 1 oder S = 0 sein. 2S + 1 ist die Multiplizität der Terme. Bei S = 0 liegt ein Singulettsystem vor, das auch als Para-Helium bezeichnet wird und zu dem auch der Grundzustand gehört, und bei S = 1 ein Triplettsystem, das auch Ortho-Helium genannt wird. Das Termschema des Heliums entspricht dem des Quecksilbers. Die Feinstrukturaufspaltung der Triplett-Terme ist sehr klein (Abb.). Die Termlagen befolgen nicht die Landésche Intervallregel.

Heliumspektrum: Feinstruktur der Helium-I-Linie 587,6 nm.