原子光谱超精细结构.ppt

1 （2）PI在某特殊方向投影的数值为； （3）原子光谱的超精细结构 原子核的角动量（核自旋）可以从原子光谱的超精细结构，或从分子光谱测得。例如，当用分辨本领更高的光谱仪观察钠的光谱时，会发现钠主线系第一条谱线D双线的D1线 由相距为0.023埃的两条线组成,D2线由相距为0.021埃的两条线组成.这就是原子光谱的超精细结构。 2. 原子核的磁矩 * * 原子光谱超精细结构 核子的自旋和轨道角动量的矢量和就是原子核的角动量,习惯上也称它为原子核的自旋，并用PI表示， PI是量子化的。 I 称为核自旋量子数 （1）原子核的角动量 原子核和原子一样也具有角动量，这是因为每个核子都有自旋，而且核子在核内还有轨道运动。 1. 原子核的角动量 原子核的角动量和磁矩 每个核子的自旋都为1/2，自旋角动量与电子一样。 MI称为核磁量子数 根据角动量的相加规则，容易证明，A为奇数的原子核，它的I一定是半整数，A为偶数的原子核，它的I一定是整数。所以，A为奇数的原子核是费米子，A为偶数的原子核为玻色子。 3P3/2 3P1/2 F2=I+1/2 FI=I-1/2 3P 3S 5893A D 5896A D1 5890A D2 3P3/2 3P1/2 3S1/2 PF的数值也是量子化的,其值为： F=I+J,I+J-1,…?I-J? 如果J?I, F有2I+1个值;如果I?J,F有2J+1个值。不同F的状态具有不同能量，于是原来不考虑核自旋（F=J为定值）的能级又分裂成（2I+1）或（2J+1）个子能级。 PF = PJ + PI 产生超精细结构的原因是因为原子核有角动量(核自旋)。原子的角动量，在考虑了核自旋后，应当等于电子的角动量与核自旋的矢量和，即 原子核内的质子带电，它的“轨道”运动产生“轨道磁矩”，另外质子和中子本身还有与自旋相关的磁矩，理论和实验都证明原子核和核子都具有磁矩，中子和质子的磁矩为： mN为核子质量，gp和gn是朗德因子。 （1）核子的磁矩 中子不带电，与轨道角动量相联系的磁矩为零，这十分自然。但是，与自旋角动量相联系的磁矩却不为零，这表明，虽然中子整体不带电，但它内部存在电荷分布。 不论是质子的磁矩，还是中子的磁矩都清楚表明，它们不是点粒子；相反，它们肯定是有内部结构的粒子. （2）原子核的磁矩： 质子的轨道磁矩和质子、 中子的自旋磁矩的总和。 gI 因子 的数值不能通过公式计算,只能由实验测得。 μI在给定正方向的投影值为： MI=I,I-1,??,-I+1,-I * * *