原子物理学第五章-2014课件.pptx

第五章：多电子原子 :泡利原理;第一节：氦的光谱和能级;?; 我们知道碱金属原子的光谱分为四个线系： ; 实验中发现这两套谱线的结构有明显的 差异， 一套谱线由单线构成，另一套谱线却 十分复杂。具体情况是：; 氦原子的光谱由两套谱线构成，一套是单层的，另一套是三层，这两套能级之间没有相互跃迁，它们各自内部的跃迁便产生了两套独立的光谱。;第一节：氦的光谱和能级;第一节：氦的光谱和能级; 什么原因使得氦原子的光谱分为两套谱线呢？我们知道，原子光谱是原子在不同能级间跃迁产生的；根据氦光谱的上述特点，不难推测，其能级也分为;1）能级分为两套，单层和三层能级间没有跃 迁；氦的基态是1s1s1S0；; 4）1s2s1S0和1s2s3S1是氦的两个亚稳态；（ 不能跃迁到更低能级的状态称为亚稳态,当 原子处在亚稳态时，必须将其激发到更高能， 方可脱离此态回到基态）;的光谱都与氦有相同的线系结构。;第二节：两个电子的耦合;2.电子组态与能级的对应;2.电子组态与能级的对应;?;?; 在两个价电子的情形中，每一个价电子都 有它自己的轨道与自旋运动，因此情况比较复 杂。设两个价电子的轨道运动和自旋运动分别 是l1,l2,s1,s2，则在两个电子间可能的相互作用 有六种：;?;1)两个角动量耦合的一般法则: ;2)总自旋，总轨道和总角动量的计算;?;?;3)原子态及其状态符号;按照原子的矢量模型，;?;各种角动量的计算;?;?;?; 多电子原子的情形下，一种电子组态对应多种原子态。总体来说，这时的选择定则由两部分构成：;?;2) Laporte定则;?;2．选择定则;第二节：两个电子的耦合;第三节：泡利原理;?;泡利不相容原理的叙述及其应用;?;2．Pauli 原理的描述;3．Pauli 原理的应用;?;?; 按照玻尔的观点，原子的大小应随着原子 序数Z的增大而变的越来越小。; 这虽然使某些轨道半径 变小了，但同时轨道层次增 加，以致原子的大小随Z的 变化并不明显。正是Pauli 原理限制了一个轨道上的电 子的数目，否则，Z 大的原 子反而变小。;以上各点都可以用Pauli原理作出很好的解释。;同科电子形成的原子态; 同科电子形成的原子态比非同科有相 同L 值的电子形成的原子态要少。;?;第三节：泡利原理;第四节：元素周期表; 尽管元素性质的周期性早在1869年就提出来了,但人们对此却无法给出一个满意的解释，直到50年后的Bohr时代，才由Bohr给出了物理解释。;第四节：元素周期表;第四节：元素周期表;2．壳层与支壳层的表示;3．壳层与支壳层中所能容纳的最多电子数; 取19号元素K及类K离子进行研究，;第四节：元素周期表; 纵观元素周期表中各元素核外电子的分布， 我们发现电子在填充过程中遵循如下规律：; 2．每个壳层的最大电子容量是：2、8、18、32、……；而各周期的元素依次是：2、8、8、18、……。可见两者并不一致；这说明：某一壳层尚未填满，电子会开始填一个新的壳层。; 第一周期2个元素，第二周期8个元素，电子填充很有规律。逐一增加电子时，从内向外进行填充；第三周期一直到18号元素Ar为止，电子的填充都是从内向外进行，到氩时3p支壳层被填满，但3d支壳层还全空着，下一个元素的第19个电子是填3d还是填4s呢？;1．定性说明;?; 在三重态中，一对相邻的能级之间的间隔与两个j值中较大的那个值成正比。; 根据前面的讨论，同一电子组态可以形成多种原子态，那么在这些原子态中，哪一个???最低态呢？通常情况下，由Hund定则可以确定原子能的基态光谱项。下面根据最外层电子组态的不同情况进行讨论。;2.最外面的壳层或支壳层未满时 ;?;?;3.最外层有两个支层均未满;?;第四章: 多电子原子 泡利原理