大学原子物理课件Lesson four.ppt

（主量子数 n 的改变不受限制） 主线系 锐线系 漫线系 基线系 单电子辐射跃迁的选择定则 选择定则： 氢原子光谱的精细结构与“兰姆移动” 1. 氢原子能级精细结构理论 能量的主要部分： 量子力学推得的相对论效应引起的能量增加： 电子自旋与轨道相互作用的能量： 精细结构 fine structure 能量主要部分 2）相对论效应、极化和轨道贯穿（影响能量主项）都与 l 有关，体现在有效电 荷数中。 氢原子光谱的精细结构与“兰姆移动” 原子的总能量： 1） 和 均为有效电荷数，但实验测量二者不同，对氢原子均为1 3）因为 ，所以碱金属原子光谱的精细结构比氢原子精细结构容易观察。 4）对氢原子 ，所以不同 l 而 j 相同的能级具有相同的能量，形成简并。 5）精细结构能量变化 ，随 j （l ）增大而减小。 6）氢原子 S 能级为单层，其余为双层。 4.6 氢原子光谱的精细结构与 “ 蓝姆移动 ” 氢原子光谱的精细结构与“兰姆移动” 原子的总能量： 氢原子能级的精细结构（未按标准比例） 玻尔能级 S能级 P能级 D能级 F能级 氢原子光谱的精细结构与“兰姆移动” 2. 氢原子光谱精细结构的观察 图4.15巴尔末系第一谱线的能级跃迁图 选择定则 氢原子光谱的精细结构与“兰姆移动” 图4.15巴尔末系第一谱线的能级跃迁图 3. 蓝姆移动 亚稳态 4.6 氢原子光谱的精细结构与 “ 蓝姆移动 ” 理论值计算谱线 和 间波数差为 而测量值比它小 左右。 蓝姆移动 氢原子光谱的精细结构与“兰姆移动” 1947年蓝姆用射频波谱学方法测得 比 高出0.033cm-1。 现在对 较理论值升高那么一个数值称为蓝姆移动。 1938年有人指出 与 并不完全重合，前者比后者略高0.03cm-1左右. 蓝姆移动来源于电磁场的真空极化和电子的自能过程，蓝姆移动实验是对量子电动力学理论的有力证明。 因这项成就蓝姆（和库什）获得1955年的诺贝尔物理学奖 4.6 氢原子光谱的精细结构与 “ 蓝姆移动 ” 强度 巴尔末系第一线的精细结构 氢原子光谱的精细结构与“兰姆移动” 3. 蓝姆移动 蓝姆、李瑟福实验装置 F（炉子）：氢气输入，温度达 2500K。 B 处：横向电子束撞击，氢原子被激发到 n = 2 态。 P 钨板：亚稳态原子将激发能传给钨电子。 A 金属板：钨脱出电子达 A 形成电子流。 放大器 磁 极 磁 极 + B F P A O E2 平面板：送出平面射频电磁波，当 时，PA 间电流突然下降。 氢原子光谱的精细结构与“兰姆移动” 例1 试计算氢原子赖曼系第一条的精细结构分裂的波长差。 氢原子能级 赖曼系第一条是从 跃迁。 基态： 激发态： 不跃迁 4.6 氢原子光谱的精细结构与 “ 蓝姆移动 ” 4.6 氢原子光谱的精细结构与 “ 蓝姆移动 ” 例2 已知 Li 原子光谱主线系最长波长 ，辅线系系限波长 。 求 Li 原子第一激发电势和电离电势。 解：主线系最长波长是原子从第一激发态 基态 第一激发电势 第一激发态能量 辅线系 例3 试考虑一个单电子的原子体系中的 d 电子,计算下列值，（1）l、s、j ；原子态符号；（2） （3） 间的可能角度。 解（1）d 电子 原子符号 （2） 4.4 电子自旋同轨道运动的相互作用