[理学]原子物理学课件——第三章单电子原子.ppt

重点 碱金属原子光谱 电子自旋 单电子角动量的合成 四个量子数、 单电子跃迁选择定则 原子光谱的精细结构 §3.1 类氢离子光谱 毕克林系与巴尔末系比较图 §3.2 碱金属原子光谱 实验上测量出 和 则可求出 由 和 我们可以求得 。 有效量子数 它不一定是整数，它通常比 略小或相等，它和 的差值称为： 我们用 ?s , ?p , ?d , ? f分别表示电子所处状态的轨道角动量量子数 l = 0 , 1 , 2, 3 时的量子数亏损。 n 相同 l 不同时原子的能量不同即能量对l 的简并消除。谱项需用两个量子数 n ，l 来描述。 锂： ?s= 0.4 ?p = 0.05  ?d= 0.001 ?f =0.000 钠： ?s =1.35 ?p=0.86  ?d =0.001 ?f =0.000 锂的四个线系 主 线 系： 第二辅线系： 第一辅线系： 柏格曼系： 一、原子实模型 一、原子实模型 内层电子 与原子核结合的较紧密，而价电子与核结合的很松，可以把内层电子和原子核看作一个整体称为原子实。价电子绕原子实运动，原子的化学性质及光谱都决定于这个价电子。 锂原子的价电子的轨道：n ≥ 2 钠原子的价电子的轨道：n ≥ 3 原子实的有效电荷数 ：Z*=Z-（Z-1）=1 1.原子实极化（形成电偶极子），使电子又受到电偶极子的电场的作用，能量降低，同一n值，l越小，极化越强。 2.轨道贯穿，对于那些偏心率很大的轨道， 接近原子实的那部分还可能穿入原子实发生轨道贯穿，这时Z*1,从而使能量降低。 3.光谱项为： 二、定性解释 §3.6 电子自旋与轨道运动的相互作用 二、 总角动量 §3.7 氢原子光谱的精细结构 1.氢原子能级的狄拉克公式 2.氢原子光谱的精细结构 3.蓝姆移动 一、碱金属光谱的精细结构实验事实 用高分辨光谱仪作实验发现，主线系和锐线系都是双线结构，漫线系和基线系都是三线结构。例如钠的黄色光谱线，就是它的主线系的第一条线，是由波长为5890?和5896?的两条分线构成。 碱金属原子三个线系的精细结构示意图 主线系 第二辅线系 第一辅线系 线 第 第 第 第 系 四 三 二 一 限 条 条 条 条 推论2；s 能级是单层的，所有 p, d, f 能 级都是双层的，并且当量子数n 增大时，双层能级间隔减小。 推论1；谱线的分裂意味着能级的分裂 原子中电子和原子核的库仑作用导致了原子内部的粗线条结构。由于带电粒子的运动，它们之间还存在磁相互作用，磁相互作用给出原子的精细结构。 光谱线的任何分裂都是能级分裂的结果，那么 能级为什么会发生精细分裂呢？ 轨道磁矩的经典表示 三、电子轨道运动的磁矩 电子的轨道运动相当于一个闭合电路 由于电子带负电 ——波尔磁子 §3 .5 施特恩—盖拉赫实验 原子磁矩空间取向量子化的实验验证 无磁场 有磁场 N S 非均匀磁场中,原子束会发生分裂 均匀磁场中： 非均匀磁场中 1 实验结果 当 时，P上只有