第五章多电子原子.ppt

Applied Physics * 2、含义 标志原子中电子运动状态的量子数共5个：n, l, s, ml , ms 。其中ml , ms代表轨道角动量和自旋角动量的取向，而s =1/2为定值， ms 只能为±1/2。所以，反映电子运动状态变化的有4个量子数： n, l, ml , ms 。 Pauli原理要求，任意两个电子的状态不能完全相同，也就是说对于任何两个电子，反映状态的4个量子数——n ,l ,ml ,ms 不能完全相同。 这样，就可以解释前面He原子基态的问题。对于He原子基态，两个价电子都处于1s，n, l 相同，ml 都为0也相同；所以，只能ms 不相同，即自旋取向只能相反，那么，总自旋角动量量子数S只能为0，不能为1。He基态只有1S0，没有3S1。 Applied Physics * n、l 相同的电子称为同科电子。同科电子由于Pauli不相容原理的限制，其组态（如npnp）LS 耦合形成的原子态数目要少于非同科电子组态(npn′p)的原子态数目。 ml1 = ml2 -1 0 +1 np n′p ml1 = ml2 -1 0 +1 np np 二、同科电子的原子态（LS 耦合） 例如：对于同科电子，左图的态不会出现。 Applied Physics * 1、同科电子角动量取向的关系 考虑同科电子组态为npnp 时的原子态 1/2 (+) -1/2 (-) 1/2(+) 1 0 -1/2 (-) 0 -1 1 0 -1 1 2(+ -) 1 0 0 1 0 (+ -) -1 -1 0 -1 -2 (+ -) 根据Pauli原理，ml 相同时，ms 一定不同； ml 不同时，两个电子的ms 可以有4种组合。注意：两电子交换时，态不变。 于是，可得到最后的取值情况。 Applied Physics * +1 0 -1 +2 (1,+;1,-) +1 (1,+;0,+) (1,+;0,-) (1,-;0,+) (1,-;0,-) 0 (1,+;-1,+) (1,+;-1,-) (0,+;0,-) (1,-;-1,+) (1,-;-1,-) -1 (-1,+;0,+) (-1,+;0,-) (-1,-;0,+) (-1,-;0,-) -2 (-1,+;-1,-) Applied Physics * 2、同科电子的原子态——Slater方法 用Ms，ML做坐标轴，在ML—— Ms坐标系中标出相应态数目 2 2 1 1 3 1 1 1 1 Ms ML 1 1 ML Ms L=2，S=0，1D2 ML Ms L=1，S=1，3P2,1,0 ML Ms L=0，S=0，1S0 最后，得到原子态为1S0、3P2,1,0、1D2 ，比非同科电子（ npn′p ）的原子态少。 npn′p的原子态：1S0,3S1,1P1,3P2,1,0,1D2,3D3,2,1 Applied Physics * 3、偶数定则 考虑同科电子组态为nlnl 时的原子态 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 4 3 3 6 2 2 Ms ML 1 2 1 1 3 1 1 2 2 5 l l 2l l l 2l+1 · · · · · · · · · · · · 同科电子的原子态中，L+S 必为偶数 L 2l 2l-1 2l-2 … 0 S 0 1 0 … 0 2同科电子的原子态 单重 三重 单重 三重 单重 三重 1S0 3P2,1,0 1D2 3F4,3,2 1G4 … Applied Physics * §4 复杂原子光谱的一般规律 前面我们研究了氢原子、碱金属原子、氦原子以及第二族原子的光谱和能级特点，并通过对原子结构和原子中电子运动状态的分析（LS 耦合和 jj