Experimento de Franck-Hertz ¿Qué transición tiene lugar?

Según una lista de niveles del NIST , el estado fundamental del mercurio tiene números cuánticos.$^1S_0$(con el electrón en la sexta capa). Normalmente tengo que buscar cómo leer esos símbolos: el$^1$te dice que es un singlete de giro, el$S$te dice que el momento angular orbital$L=0$, y el$_0$te dice el valor del número cuántico del momento angular total$J$. Los primeros estados excitados son un$^3P$triplete (giro triplete,$L=1$) con

$$\begin{align} \begin{array}{cc} J & \text{Wavenumber }\mathrm{(cm^{-1})} & \text{Energy (eV)} \\ \hline 0 & 37\,600 & 4.66 \\ 1 & 39\,400 & 4.88 \\ 2 & 44\,000 & 5.45 \end{array} \end{align}$$ Las reglas de selección para transiciones atómicas prohíben transiciones donde $J$va de cero a cero. En las transiciones mediadas por fotones, esto es bastante fácil de entender: el fotón debe llevarse una unidad de momento angular. ( Puede tener transiciones con $\Delta J=0$para distinto de cero $J$; en ese caso puedes imaginar que la orientación $m_J$del espín del átomo debe cambiar). Aparentemente, las mismas reglas se aplican a las transiciones de colisión observadas en el experimento de Franck-Hertz; de lo contrario, podría excitar el $^3P_0$primer estado excitado y la energía involucrada sería $4.7\rm\,V$. ¡Muy interesante observación!

En tu pregunta que haces,

¿Este estado no estaría ocupado por otros electrones?

Aquí la respuesta es no. En esa misma lista de niveles, puede ver que la configuración del estado fundamental es$5d^{10}({}^1S)6s^2$, mientras que los primeros estados excitados tienen$5d^{10}({}^1S)6s6p$(sobre un núcleo tipo xenón de 54 electrones inertes).