Question

电子跃迁有哪几种类型，这些类型的跃迁各处于什么样的波长范围？

Answer 1

所谓电子跃迁，实际上是电子和原子核组成的系统，在不同的能级间跃迁。
跃迁的波长，由跃迁前后的两个能级间的能量差决定，差别越小，波长越大。
所以对跃迁分类，其实是对能级的结构进行分析。
能级的结构分四个层次。看似是同一个能级，在更精细的层次中其实是多个很接近的能级。最粗的层次，可以半经典地用电子轨道描述，忽略相对论效应和自旋，不同轨道的电子能量有差别。
下一个层次，考虑电子之间的相互作用，考虑不相容原理，电子自旋方向的异同也会造成能量差别。
然后是精细结构(Fine Structure)，考虑电子的自旋轨道耦合和相对论修正，上面的能级进一步分裂。
最后是超精细结构(Hyperfine Structure)，考虑电子与核磁矩的相互作用，细化出更加微小的能量差。
另外系统也可和外界电场或磁场有相互作用，对能级也会有影响(比如Zeeman Effect)。
根据維基的资料 [1]，最粗层次的能量差在1eV至10^3eV量级，精细结构典型量级是10^-3eV，超精细结构典型量级是10^-4eV。
一个比较著名的波长，是宇宙背景辐射中的21cm谱线 [2]。这就是氢原子的两个超精细能级间的跃迁，也就是处于基态的氢原子的电子自旋反转一下，会吸收/发射这个波长的波。