第一章 原子物理简介.pptVIP

材料表征技术分析 第一章原子物理简介 一、 单电子原子总角动量 二、原子态符号 第二节 多电子原子 第三节 磁场中的原子 外磁场对原子的作用 p电子和d电子在LS耦合中形成的能级 S=0, 单一态 S=1, 三重态 pd P D F 三、氦原子的光谱和能级 1. 可能的原子态 第一个 第二个 电子e1 电子e2 L S=0 S=1 J 符号 J 符号 1s 1s 0 0 1 1s 2p 1 1 0、1、2 1s 3d 2 2 1、2、3 1s 4f 3 3 2、3、4 2. 氦原子能级图 1s3d1D2 1s3p1P1 1s3s1S0 1s2p1P1 1s2s1S0 1s1s1S0 3D1,2,3 3P0,1,2 3S1 3P0,1,2 3S1 3S1 1s3d1D2 1s3p1P1 1s3s1S0 1s2p1P1 1s2s1S0 1s1s1S0 3D1,2,3 3P0,1,2 3S1 3P0,1,2 3S1 3S1 四、j-j耦合 更多的电子系统: j-j耦合： (s1l1)(s2l2) …=（ j1j2… ）＝Ｊ 适用条件：重原子中每个电子自身的旋轨作用比两个电子之间的自旋或轨道运动相互作用强得多。 G1(s1 s2) , G2(?1?2)强得多。 即G3(s1 ?1), G4(s2 ?2) 比 对于两个电子的系统，角动量有 ，它们之间发生耦合有六种方式：G1(s1,s2) ,G2(l1,l2), G3(s1,l1) ,G4(s2,l2), G5(s1,l2), G6(s2,l1). 重原子是G3和G4远大于G1和G2 ，于是 , 然后 和 再耦合成 ，称j-j耦合。 ， 1.合成法则 （1） （2） （3） （4）原子态的标记法 Jj耦合的情况下，原子的状态用量子数j1，j2和J来表示， 其方法是（ j1，j2）J 。 例题:电子组态nsnp，在j-j 耦合情况下，求可能的原子态。 解：两个电子系统电子组态为nsnp：s1=1/2, l1=0；s2=1/2, l2=1 所以 j1=1/2, j2=1/2,3/2。 j2=1/2, 3/2 j1=1/2 (1/2,1/2)1,0,(1/2,3/2)2,1 其能级结构比较如下图。与L-S耦合的原子态1P1 ,3P2，1，0对比 ，两种耦合态的J值同，状态的数目相同。可见原子态的数目完全由电子组态决定。 ps 两个价电子p和s在jj耦合中形成的能级 原子能级的类型实质上是原子内部几种相互作用强弱不同的表现, L-S耦合和j-j耦合是两个极端情况,有些能级类型介于二者之间,只有程度的差别,很难决然划分,j-j耦合一般出现在高激发态和较重的原子中。 注意:同一电子组态在j-j耦合和在L-S耦合中形成的原子组态的数目是相同的,而且代表原子态的J值也是相同的,所不同的是能级间隔,这反映几个相互作用强弱对比不同。 泡利原理和同科电子 一、泡利不相容原理 二、同科电子(等效电子)组态的原子态（L-S耦合） 三、原子基态 一、泡利不相容原理 1925年，年仅25岁的泡利提出不相容原理：原子中每个状态只能容纳一个电子，换言之原子中不可能有两个以上的电子占据四个量子数(n,l,ml,ms)相同的态。 由于泡利原理的限制，多电子原子中电子按照n、l顺序填充。形象地将主量子数n的态称主壳层；角量子数l的态称子壳层；并分别由英文字母表示为 原子中各电子在n l壳层的排布称电子组态。如：双电子的氦的基态电子组态是1s1s。当一个电子被激发到2s，2p后的电子组态是1s2s，1s2p 。 n=1，2，3，4，5… | | | | | K L M N O… 泡利不相容原理限制了L-S耦合、j-j耦合的形成的原子态。 二、同科电子(