光谱项与光学跃迁.ppt

氢原子的能级及其简并情况对于同一个n值，有n2个波函数与主量子数n相应的能级是n2重简并的轨道角动量量子数l电子作轨道运动的角动量为L，满足的本征值是01轨道角动量矢量的平方具有确定值02轨道角动量为L在z方向的分量，满足在磁场中原子的能量就不再对ml简并，即在磁场中会发生能级分裂磁量子数ml偶宇称空间反演相当于坐标变换宇称算符本征值为奇宇称波函数的宇称就是波函数空间反演的对称性。即对坐标原点是否具有反演对称性五、原子波函数的宇称是空间对称的，偶宇称球谐函数l是偶数——偶宇称l是奇数——奇宇称令：原子波函数的空间对称性取决于l是奇数还是偶数空间反演相当于坐标变换010203040506判断下列状态的宇称奇偶性n=3,l=2,ml=0n=3,l=1,ml=-1n=2,l=0,ml=0课堂练习3.4跃迁几率和选择定则定态定态时原子是不辐射电磁波原子处于定态时其几率密度不随时间变化因此定态时原子的电荷密度不随时间变化一个稳定的电荷分布体系不会发射电磁辐射二、混合态原子跃迁过程中，原子不处于定态非定态薛定谔方程（1）若定态波函数及是方程（1）的解则其线性组合也是（1）的解，即混合态时原子处于初态时原子处在末态在原子的跃迁过程中都不为零（2）在原子跃迁过程中，原子处于混合态后两项中含有随时间振荡的因子，振荡频率为01混合态时原子的电荷分布将随时间振荡，原子必定会辐射02在原子核周围发现电子的几率随时间振荡03原子在不同能级间的跃迁是原子与光辐射场产生“共振”的结果04混合态的几率密度三、跃迁几率01处于某一能级上的原子在单位时间内跃迁到另一个能级上的几率02用电振子的能量发射来讨论原子的辐射和跃迁过程03电偶极子在单位时间内辐射的平均能量为04：振子的振荡频率05：电偶极矩的大小06则激发态原子在单位时间内发射光子的几率07跃迁率与频率的三次方和电偶极矩振幅的平方成正比对一任意电荷分布的电偶极矩为对原子来说最终得到：跃迁率除了与成正比还电偶极矩振幅的平方成正比只有不为零，跃迁率才不为零不为零的条件只要n和n’是正数，对r的积分就不为零当时，对的积分才不为零包括对r、、的积分，只有三个积分都不为零时，才不为零只有当时，即时，对的积分才不为零（初态和末态波函数的宇称必需相反）√123456电偶极跃迁选择定则服从选择定则的跃迁称为允许跃迁，否则就称为禁戒的跃迁注意：禁戒的跃迁不等于完全不能发生的跃迁，只是跃迁几率很低LOGOLOGO**第3章光谱项与光学跃迁本章重点根据氢原子的光谱理解光谱项的意义波尔理论波函数与几率密度波函数的宇称跃迁选律通过小孔的太阳光在透过棱镜时其后面形成一条彩色带（1666年，牛顿）太阳光谱中有许多暗线太阳外表较低温度大气的吸收谱线3.1氢原子的光谱氢气放电产生的光谱对氢原子光谱的规律性研究工作巴耳末对已观察到的14条氢光谱线的研究，总结出以下规律（1885年）——巴尔末公式2、里德伯将巴耳末公式改写为用波数表示B=364.56nm里德伯常数1、巴尔末公式氢原子在全部光谱区的谱线赖曼系（紫外区）巴尔末系（可见光区）帕邢系（近红外区）布喇开系（红外区）普丰特系（远红外区）光谱项令谱项原子光谱中的任一谱线的波数是两个谱项之差1定态假设2玻尔频率规则3角动量量子化玻尔假设：玻尔的氢原子理论01可分别以E1、E2、E3、…来表示原子的能量状态是分立的，不连续的02即使电子绕原子核作加速运动也不发生电磁辐射符合量子力学的解释处于一定能量状态的原子是稳定的（1）玻尔定态假设（2）玻尔频率规则当原子从一个定态跃迁到另一个定态时，原子发射或吸收电磁辐射所发射或吸收的电磁辐射的频率为：（3）角动量量子化假设电子绕原子核作圆周运动的角动量的值为二、氢原子能级三个假设和