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(1)经典表达式(3)角动量取向量子化原子物理学最重要的实验之一有力地证明了原子在磁场中的取向是量子化的问题:为什么氢原子在磁场中只有两个取向,而不是奇数个取向?(1)乌仑贝克(G.E.Uhlenbeck)与古兹米特(S.Goudsmit)的假设:单电子LS耦合的Lande因子原子态的表示:S态(l=0)P态(l=1)D态(l=2)F态(l=3)2)原子束偏离x轴的距离为S态:l=0,s=1/2,j=1/2→第四章:原子的精细结构:电子的自旋主线系:锐线系:漫线系:基线系:Li原子光谱的四个线系中,除了S能级外,其余能级一分为二:第四节:碱金属双线精细结构的定性考虑精细结构的定量分析结果与讨论原子内部磁场的估计结束目录nextbackLi原子能级图S1/2P1/2,3/2D3/2,5/2F5/2,7/22s3s4s5s6s7s2p3p4p5p6p7p3d4d5d6d7d4f5f6f主线系锐线系漫线系基线系第四章:原子的精细结构:电子的自旋(2)碱金属双线-精细结构的定量分析使能级发生分裂的本质原因是电子自旋和轨道相互作用。为了求出这个相互作用能,我们可以这样来看这个问题,电子绕原子实的轨道运动,也可看成原子实绕电子运动。第四节:碱金属双线精细结构的定性考虑精细结构的定量分析结果与讨论原子内部磁场的估计结束目录nextback第四章:原子的精细结构:电子的自旋第四节:碱金属双线原子实绕电子运动,在电子处产生一个磁场,电子的自旋磁矩在这个磁场中将具有势能U,正是这个附加的势能迭加在原来的能级上,使原能级发生了分裂,根据电磁理论,在中的势能为精细结构的定性考虑精细结构的定量分析结果与讨论原子内部磁场的估计结束目录nextback第四章:原子的精细结构:电子的自旋第四节:碱金属双线下面分别计算和1)的表示:而故有精细结构的定性考虑精细结构的定量分析结果与讨论原子内部磁场的估计结束目录nextback第四章:原子的精细结构:电子的自旋第四节:碱金属双线2)的计算由电磁学可知,运动电荷q在r处的磁感应强度为式中表示从源q指向场点的位矢。精细结构的定性考虑精细结构的定量分析结果与讨论原子内部磁场的估计结束目录nextback第四章:原子的精细结构:电子的自旋第四节:碱金属双线结束目录nextback第四章:原子的精细结构:电子的自旋第四节:碱金属双线设Z*e表示原子实的有效电荷,表示原子实相对电子的速度,则原子实Z*e在电子处产生的磁场为精细结构的定性考虑精细结构的定量分析结果与讨论原子内部磁场的估计结束目录nextback其中电子绕原子实的角动量第四章:原子的精细结构:电子的自旋第四节:碱金属双线考虑到故有精细结构的定性考虑精细结构的定量分析结果与讨论原子内部磁场的估计结束目录nextback其中E0=mec2是电子的静能。第四章:原子的精细结构:电子的自旋第四节:碱金属双线3)之间夹角θ的计算精细结构的定性考虑精细结构的定量分析结果与讨论原子内部磁场的估计结束目录nextback第四章:原子的精细结构:电子的自旋第四节:碱金属双线所以有其中,精细结构的定性考虑精细结构的定量分析结果与讨论原子内部磁场的估计结束目录nextback第四章:原子的精细结构:电子的自旋第四节:碱金属双线4)相互作用能的计算把代入得到(1)精细结构的定性考虑精细结构的定量分析结果与讨论原子内部磁场的估计结束目录nextback第四章:原子的精细结构:电子的自旋第四节:碱金属双线物理学家托马斯对上式给出一个的修正因子。再注意到:精细结构的定性考虑精细结构的定量分析结果与讨论原子内部磁场的估计结束目录nextback由量子力学计算可以得到1/r3的平均值其中α1是玻尔半径。第四章:原子的精细结构:电子的自旋第四节:碱金属双线将各量带入作用能公式得(2)其中精细结构的定性考虑精细结构的定量分析结果与讨论原子内部磁场的估计结束目录nextback相互作用能的表达式,对于给定的l,j有两个可能值:第四章:原
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