Reglas de selección para girar

Esta pregunta ya se ha hecho de diferentes formas. [Referencia: 1) Regla de selección ΔS=0: ¿Por qué un fotón no interactúa con el espín de un electrón? 2) ¿Un fotón interactúa con el espín de un electrón?] .

Trataré de darle un resumen de los muy buenos puntos planteados.$\Delta S = 0$en realidad no es una regla vinculante. Básicamente, en el modelo semiclásico de la luz en el que se consideran dipolos eléctricos y magnéticos oscilantes, solo los dipolos magnéticos pueden cambiar el giro del electrón. Este proceso se llama 'giro-flip'. Es el mismo mecanismo para el famoso límite astronómico de Hidrógeno de 21 cm. Este es un caso bien conocido de cambio de giro y donde la regla de selección en realidad se rompe. De hecho, el cambio de giro es muy posible y se observa en los espectros PL de muchos materiales, aunque necesitaría un pulso de alta intensidad (de muy corta duración) porque las interacciones del dipolo magnético son muy débiles en comparación con las interacciones del dipolo eléctrico (porque en el anterior, la velocidad está restringida por la velocidad de la luz - Lea 'Constante de estructura fina en hidrógeno').

Por lo tanto, en los procesos ópticos, generalmente considera solo las interacciones dipolares eléctricas que tienen una fuerza más fuerte y, en este caso, como puede ver, la regla de selección de espín$\Delta S = 0$es muy cierto

$\newcommand\bs\boldsymbol$Notamos que el giro$S$de un átomo es la suma del momento angular de espín de todos los electrones (y núcleos) en el átomo, dado por

La mayoría de las veces, las reglas de selección nos ayudan a especificar qué le sucede al átomo al interactuar con un fotón, que tiene un momento angular de espín de norma$\sqrt{2}\hbar$, y una proyección de$\pm\hbar$. (El momento angular orbital de un fotón está más allá del alcance necesario para la física atómica).

Cuando el átomo absorbe/libera un fotón, el$orbital$momento angular$\bs{L}$cambia, pero el momento angular orbital de espín$\bs{S}$no cambia y el momento angular total se conserva. Esto es lo que queremos decir con$\Delta \bs{S} = 0, \Delta \bs{L} = \pm 1$.