陈畅之原子物理学第四讲：薛定谔方程以及氢原子精细结构的涵义,电子自旋,原子壳层结构素材.ppt

轨道量子数 l s, p,d, f, g... S,P,D,F,G... 0,1,2,3,4... 单电子s,p,d,f,g,h......l=0,1,2,3,4,5,,,,,, 多电子S,P,D,F,G,H....L=0,1,2,3,4,5，， 作业：分别求出原子态 的s,l,j 单电子s,p,d,f,g,h......l=0,1,2,3,4,5,,,,,, 多电子S,P,D,F,G,H....L=0,1,2,3,4,5，， 轨道量子数 l s, p,d, f, g... S,P,D,F,G... 0,1,2,3,4... 轨道量子数 l s, p,d, f, g... S,P,D,F,G... 0,1,2,3,4... 对于氢原子而言不同的总角动量J对应的能级大小又有不同，这是原子内部磁场有关，狄拉克精确计算得到： 玻尔模型氢原子能级图 海森堡 基态 n=1 l只有一个取值 l=0, s亚能级 n=2 l有两个取值,0和1 l=0, s亚能级 角动量大小0 l=1, p亚能级 n=3 l=0, s亚能级 l=1, p亚能级 l=2, d亚能级 l有3个取值,0和1和2 1s态 2s态 2p态 3s态 3p态 3d态 狄拉克 j=1/2 j=1/2 j=1/2 j=3/2 j=1/2 j=1/2 j=3/2 j=3/2 j=5/2 n=1 l只有一个取值 l=0, s亚能级 n=2 l=0, s亚能级 l=1, p亚能级 n=3 l=0, s亚能级 l=1, p亚能级 l=2, d亚能级 1s态 2s态 2p态 3s态 3p态 3d态 j=1/2 j=1/2 j=1/2 j=3/2 j=1/2 j=1/2 j=3/2 j=5/2 氢原子单电子跃迁规则必须同时满足 j=3/2 氢原子 线的能级精细结构及跃迁 七种跃迁，五条谱线： 氢原子单电子跃迁规则必须同时满足 关于单电子总角动量J的量子化方向问题 J的大小影响能级大小， 但是J的方向跟能量无关！ n=1 l只有一个取值 l=0, s亚能级 n=2 l=0, s亚能级 l=1, p亚能级 n=3 l=0, s亚能级 l=1, p亚能级 l=2, d亚能级 1s态 2s态 2p态 3s态 3p态 3d态 j=1/2 j=1/2 j=1/2 j=3/2 j=1/2 j=1/2 j=3/2 j=5/2 j=3/2 氢原子原子态符号： 1 2S1/2 2 2S1/2 2 2P1/2 2 2P3/2 3 2S1/2 3 2P1/2 3 2P3/2 3 2D5/2 3 2D3/2 2个方向 2个方向 2个方向 4个方向 2个方向 2个方向 4个方向 4个方向 6个方向 同一个n,每个j对应着2j+1个可能的角动量方向，但是对应的能级能量是一样的,只由n,j决定！ 原子的壳层结构 n=1 l只有一个取值 l=0, s亚能级 n=2 l=0, s亚能级 l=1, p亚能级 n=3 l=0, s亚能级 l=1, p亚能级 l=2, d亚能级 1s态 2s态 2p态 3s态 3p态 3d态 j=1/2 j=1/2 j=1/2 j=3/2 j=1/2 j=1/2 j=3/2 j=5/2 j=3/2 1 2S1/2 2 2S1/2 2 2P1/2 2 2P3/2 3 2S1/2 3 2P1/2 3 2P3/2 3 2D5/2 3 2D3/2 2个方向 2个方向 2个方向 4个方向 2个方向 2个方向 4个方向 4个方向 6个方向 用 量子数描述电子所处的状态 (1,0,1/2,-1/2) (1,0,1/2,+1/2) (2,0,1/2,-1/2) (2,0,1/2,+1/2) 原子在正常状态时，总是尽先占有能量最低的状态。 能量最低原理 原子中各状态能量高低次序 同一主壳层中（n相同而?不同）E(ns)E(np)E(nd)E(nf) 当n， ? 都不相同时， （n+0.7 ?）值大的能级较高 （n+0.7 ?）值小的能级较低 （当n3） 电子能级排列大致顺序： 泡 利 Wolfgang Pauli 奥地利人 1900-1958 获1945年诺贝尔物理学奖 The Nobel Prize in Physics 1945 for the discovery of the Exclusion Principle, also called the Pauli Principle 同一个原子中,不可能有两个或两个以上的电子处在同一个状态； 泡利 不相容原理 n=1 l只有一个取值 l=0, s亚能级 n=2 l=0, s亚能级 l=1, p亚能级 n=3 l=0, s亚能级 l=1, p亚能级 l=2, d亚