电子自旋角动量和自旋磁矩.ppt

2021/3/26 * ，共 个。 共 个(一般情况下)。 例2 计算求下列能级的分裂情况：(1) (2) (3) 解：(1) ： ， (2) ： (3) ： 2021/3/26 * 三、塞曼效应的成因 1．反常塞曼效应 当原子处于外磁场中时，由于原子磁矩 和外加磁场 的相互作用，原子的能级分裂为 层，因此谱线也 将分裂，这就是塞曼效应。 设无磁场时，有两个能级 ，它们之间的跃迁将 产生一条谱线： 若加外磁场，则两个能级各附加能量 ， ，使能级 发生分裂，所以光谱为： 洛仑兹单位。 2021/3/26 * 跃迁选择定则： ( 除外) 例3 讨论Na双线在外场中的分裂情况。 解： ， ， ， 2021/3/26 * 跃迁选择定则： ( 除外) (1) 格罗春图 ： 1/2 -1/2 ： 1/2 -1/2 0, +1, -1 ，分为4条。 (2) 格罗春图 ：3/2 1/2 -1/2 -3/2 ： 1/2 -1/2 0, +1, -1 ，分为六条。 2021/3/26 * 2021/3/26 * 2．正常塞曼效应 当原子的总自旋 时， ， 能级分裂： ，共 个 即只有三条谱线，其能级间隔为 。 2021/3/26 * 例4 镉原子的一条谱线( ， 中发分裂，问(1)原谱线分为几条？(2)相邻谱线的间隔为 )在外场 多少？(3)是否为正常塞曼效应？(4)画出相应的能级图。 解： ， ， ， ， ， ， ， ， 跃迁选择定则： ( 除外) ：2 1 0 -1 -2 ： 1 0 -1 格罗春图 0 , +1, -1， 2021/3/26 * 2021/3/26 * 五、施特恩-盖拉赫实验的解释 2021/3/26 * 轨道运动: 自旋运动: :朗德因子 具有磁矩的原子在磁场中要受到力和力矩的作用 共 个 当 时， ?分裂为两条。 2021/3/26 * 2.三个实验 碱金属双线:在无外磁场情况下的谱线分裂; 塞曼效应:在外加均匀磁场情况下的谱线分裂; 史特恩-盖拉赫实验:在外加非均匀磁场情况下原子束的分裂; 1.一个假设-电子的自旋 小 结 2021/3/26 * 第四章 原子的精细结构 2021/3/26 * 本章我们将引进电子自旋假设,对磁矩的合成以及磁场对磁矩的作用进行讨论,去考察原子的精细结构,并且我们要介绍史特恩-盖拉赫,塞曼效应,碱金属双线三个重要实验,它们证明了电子自旋假设的正确性。 电子自旋假设的引入,正确解释了氦原子的光谱和塞曼效应. 可是“自旋是一种结构呢?还是存在着几类电子呢?” 在本章,我们的研究还只限于原子的外层价电子,其内层电子的总角动量被设为零,下一章我们将要着手讨论原子的壳层结构。 2021/3/26 * §4.1 原子中电子轨道运动的磁矩 一、有关的电磁学知识 1．电偶极矩 均匀电场中: 2021/3/26 * 2．磁矩 方向与 方向满足右手螺旋关系。 均匀磁场中: 非均匀磁场中: 磁场方向沿 轴，随 的变化为 合力 ： 在外场方向的投影 2021/3/26 * 3．力和力矩 力是引起动量变化的原因： 力矩是引起角动量变化的原因： 二、电子轨道运动的磁矩 电子轨道运动的闭合电流为： “-”表示电流方向与电子运动方向相反 面积： 一个周期扫过的面积: 2021/3/26 * 是量子化的 量子化的。 ? 玻尔磁子 空间取向量子化 2021/3/26 * §4 .2、施特恩—盖拉赫实验 2021/3/26 * 均匀磁场中： 非均匀磁场中： 实验结果: 当 时，P上只有一条细痕，不受力的作用。 均匀时，P上仍只有一条细痕，不受力的作用。 当 当 不均匀时，P上有两条细痕，受两个力的作用