原子基态的确定.ppt

试分别估计室温(300 K)和6000 K 的高温下，处于第一激发态的氢原子数与处于基态原子数之比。 例 解 发光不可能 可能 处于激发态原子的绝对数并不小。 受激吸收 受激辐射 自发辐射 介质中的光强 I - rn N1 B + rn N2 B 忽略 粒子数反转态 介质 热平衡状态 若介质处于粒子数反转态，光在其中传播时得以放大。 采用光泵浦方法。 说明 四. 激光原理 粒子数反转和光放大 光强 I 的变化 例 He-Ne（5:1或10:1）激光器中Ne气粒子数反转态的实现 1s2 1s22s22p6 亚稳态 亚稳态 高压 直流电源 工作物质：氖气 激励方式：直流气体放电 1. 氦氖激光器 电子经电场加速后，与 He 碰撞。处于激发态的 He 与 Ne 碰撞，把能量传递给 Ne，使它在亚稳态（5s、4s）和激发态（4p、3p）之间形成反转分布。 第 i 个电子的量子态由四个量子数ni 、 li 、 mli 和 msi 表征 一. 有心力场近似 在一个原子中，不可能有两个或两个以上的电子具有完全相同的状态（相同四个量子数）。 二、泡利不相容原理 (W. Pauli, 1925年) 三. 原子的壳层结构 泡利不相容原理 能量最小原理 能级高低的经验公式n+0.7l n, l 相同的次壳层: n 相同的主壳层 : 小结 四. 剩余非中心库仑作用和自旋-轨道相互作用 剩余非中心库仑排斥作用 电子自旋-轨道相 互作用 (1) L-S 耦合： 对于具有两个价电子的原子 能级的层数为：2S+1=3或1。 朗德间隔定则 LS耦合原子态求法（同科和非同科电子） 洪特定则，S，L，J jj耦合，原子态，和LS耦合的关系 选择定则和典型多电子原子能级图 激光原理 作业：4. 5. 10. 11. 14 nd2 ml 只能由两个+2，两个+1，两个0 ，两个－1和两个－2中的2个组合而来，共有45个量子态， ML最大为4 4 3 2 1 0 -1 -2 -3 -4 1 2 1 2 1 1 2 2 4 2 4 1 3 3 1 5 1 2 1 2 1 1 2 1 0 -1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 对角线法和L+S偶数法，适用任意两个同科电子 np2,l1=l2=1,L=2,1,0;s1=s2=1/2,S=0,1， 当S=0时，L=2,0,原子态为1D21S0 当S=1时，L=1,原子态3P210 ml相同 ml不同 朗德间隔定则 对于同一多重态，L 、S值相同， 二相邻能级的间隔： 在一个多重能级的结构中，二相邻能级的间隔同有关的二 J 值中较大那一值成正比。 原子态为： 洪特定则： (1925年) 从同一电子组态形成的能级中， 首先要看 S 值，重数最高即 S 值最大的能级位置最低; 具有相同 S 值的能级中，具有最大 L 值的能级位置最低。 (1927年) 只对同科电子成立。 同一 L 值、而 J 值不同的各个能级的次序，有两种情况：同一支壳层内，电子数少于或等于闭壳层容纳数的一半时， J值较小的能量较低，称为正常次序。电子数大于闭壳层容纳数的一半时， J值较大的能量较低，称为倒转次序倒序。 F. Hund (1896-1997) 例： 试用L-S耦合、泡利原理和洪特定则确定碳(C)原子(Z=6)和氟(F) 原子(Z=9)基态的原子态。 解: pp电子L-S 耦合可能的原子态 碳原子的基组态为1s22s22p2，其原子态是由两个同科p电子形成的，由L-S耦合其可能的原子态为： 由洪特定则， (1) S 值最大的能级位置最低。 (2) 同 S 值, L 值最大的能级位置最低。故选取 (3) 同重数，同L，正常次序J小能量低。 故碳原子基态的原子态为 氟原子的基态组态为1s22s22p5，其原子态是由五个p电子形成的， p5和p1可能构成的原子态相同，只是多重态的能级次序不同。由L-S耦合其可能的原子态为： 五个同科p电子，其可能的原子态为： 电子数大于闭壳层容纳数的一半， J 值大的能量低。故氟原子基态的原子态为 例： 试用L-S耦合、泡利原理和洪特定则确定氮(N) 原子(Z=7)基态的原子态。 解: 氮原子的基态组态为1s22s22p3，其原子态是由三个p电子形成的，由L-S耦合其可能的原子态为： 双能级结构 四能级结构 三个同科p电子，其可能的原子态为： 由洪特定则， (1) S 值最大的能级位置最低。 (2) 同 S 值，L 值最大的能级位置最低。 故氮原子基态的原子态为: