23.5激光（Laser）.ppt

Lecture Notes WY 23.1 氢原子 Hydrogen Atoms 22.2 电子的自旋 四个量子数 23.3 各种原子中电子的排布 Pauli原理 End of Chapter XXIII! Ex: 3p壳层 5d壳层 主量子数n=1 , 2, 3 , 4 , 5….. 壳层名称: K, L ,M ,N ,O…... 角量子数l=0 , 1 , 2, 3 , 4,5,6,…... 分壳层名: s , p , d, f , g,h,i,…... 多电子原子的壳层结构 n= 1 ?= 0 m?=0 2个 0 0 2 0 0 8个 3 18个 K壳层 L壳层 M壳层 s2 s2 , s2, , -1,0,1 -2,-1,0,1, 2 -1,0,1 p6 p6 d10 1 2 1 * 23.5 激光 (Laser) Chapter23 原子中的电子 23.1 氢原子 (Hydrogen atoms) 23.2 电子的自旋(Spin) 四个量子数 Principle Quantum Numbers 23.3 各种原子中电子的排布 （壳层结构）Shell Structure 一、薛定谔方程Schrodinger Eq. 分离变量法 球坐标系 3D Stationary State Coulomb Potential Spherical Coordinates Three Equations: Solutions 二、量子数--- Quantum Numbers 决定氢原子中电子的状态 轨道磁量子数 magnetic numbers 轨道量子数 Orbital Number 主量子数 Principle quantum number 主量子数 n =1，2，3，…… Quantization of Energy 1、主量子数n，决定能量 n=1 -13.6 基态 n=2 -3.40 第一 激发态 基态 Ground State n=1 电离能 E n=? 0 n=3 n=4 -1.51 -0.85 激发态 自由态 能量为负negative,表示电子被束缚在原子中(bounding state)。 当E 0, Ek U,电子不再受核的束缚,E 可取任何连续值,这时氢原子处于电离状态,电子成为自由电子。 氢原子可能具有的能量为 氢原子光谱spectrum 当电子从较高能级Ehigh 跃迁到较低能级Elow时,发出频率为n的光子： 玻尔Bohr频率条件 经分光镜后形成光谱： n=1 n=2 E n=? n=3 n=4 l( A) 6592 4861 4340 3645 1 3 2 4 5 氢原子能级跃迁示意图 hv 氢原子光谱系 Spectra of Hydrogen atoms 巴耳末系 莱曼系 帕邢系 布喇开系 For example: 巴耳末系 莱曼系 n=2,3,4,5,…… 紫外 Lyman Series 巴耳末系 n=3,4,5,6,……可见光 Balmer 帕邢系 n=4,5,6,7……近红外 Paschen 布喇开系 n=5,6,7,8…… 红外 Brackett 普芳德系n=6,7,8……远红外 Pfund 氢的谱系归纳为: 里德伯常数 Rydberg’s constant Rydberg 公式1896 不同 k值对应不同的谱系； 同一 k值,不同 n值给出同一谱系的不同谱线 l 的可能值受n的限制。按光谱学的习惯，l=0,1,2,3,4,5,...的态分别称为 s, p, d, f, g,h...。 轨道量子数 l= 0, 1, 2, … (n-1) 例：n=3, l=0表示为: L 例：n=4, l=2表示为: 3s 4d 2、轨道量子数l，决定角动量大小 角动量量子化 mv 若Z方向有外磁场B, 因m 在B中是有一定取向的, 故L 有一定取向。 -e 角动量L 磁矩 m 角动量的空间量子化 L在外磁场的分量为 磁量子数 LZ 3、轨道磁量子数ml，决定角动量取向 B Z ---在外磁场中角动量的取向也是量子化的 **在外磁场中角动量的取向也是量子化的 Angular Momentum 1.原子的磁矩 Magnetic Moment (1)电子的轨道磁矩 设电子在圆轨道上运动， 其磁矩为 ?l = i s =e(?/2?r)?r2 = (e?r/2)