[物理]原子物理学 第10讲.pptVIP

三、多电子原子的能级顺序与能级间隔 1.LS耦合下的洪特定则－－能级顺序的确定 每个原子态对应一定的能级。由多电子组态形成的原子态，能级顺序遵循如下规律： 对于LS 耦合，从同一电子组态所形成的诸能级中： 1)重数最大（S 最大）的能级位置最低； 2)重数相同的能级（S相同），L最大的位置最低。 3) J 值最小的能级位置最低，称为正常次序； J 值最大的能级位置最低，称为倒转次序。 这一顺序的确定，后面讨论。 洪特定则 单态 三重态 G1很强，使不同S 能级分开；G2又使不同L的能级分开. 不同J 值的能级顺序如何排列呢？ 电子组态为2p3d的原子态对应能级顺序 朗德间隔定则：LS 耦合形成的一个多重能级结构中，相邻的两能级间隔与相关的二J 值中较大的成正比。 即两相邻能级间隔之比等于两J 值较大者之比。 2.朗德间隔定则-----能级精细结构的间隔 单态 三重态 四、氦原子光谱和能级 对于He原子，原子态为 LS 耦合。 He原子基态的电子组态为 1s1s，原子态可能为1S0和3S1（实际上只有1S0）。 激发态能级都是一个电子留在基态，另一个电子被激发所形成的，光谱也是这种能级跃迁产生的。 激发态的电子组态1s2p,1s3d,1s4f…… 1.可能的原子态 第二个 L S=0 S=1 J 符号 J 符号 3 1 2 1 1 1 0 1 F D P S 1 3 S 4 3 3 3 2 3 3 3 2 3 1 3 2 3 1 3 0 3 , , , , , , F F F D D D P P P 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 第一个 电子 电子 L S=0 S=1 J 3 1 2 1 1 1 0 1 F D P S 1 3 S 4 3 3 3 2 3 3 3 2 3 1 3 2 3 1 3 0 3 , , , , , , F F F D D D P P P 1s 2p 1 1 0 、 1 、 2 1s 3d 2 2 1 、 2 、 3 1s 4f 3 3 2 、 3 、 4 LS 耦合,与主量子数没有关系。因而： 1s2s,1s3s,1s4s….均与1s1s有相同的原子态。 1s3p,1s4p,1s5p….均与1s2p有相同的原子态。 1s3d 1s3p 1s3s 1s2p 1s2s 1s1s 1 D 2 1 S 0 1 P 1 3 P 0,1,2 3 P 0,1,2 1 3 S S 3 1 1 3 S 3 D 1,2,3 2.氦原子能级图 3 D 1,2,3 3 P 0,1,2 3 S 1 只有两个价电子，总自旋量子数S=0,1，原子态有单重态（对应S=0，能级重数为2S+1=1）和三重态（对应S=1，重数为2S+1=3）。单重态之间跃迁产生单线；三重态能级之间跃迁，产生复杂的多线光谱。 另外，3S1态实际上为单层，这是由于J=L+S,…,|L-S| ，而L=0，所以J=S 只有一个取值，即只有一个能级。 1s3d 1s3p 1s3s 1s2p 1s2s 1s1s 1 D 2 1 S 0 1 P 1 3 P 0,1,2 3 P 0,1,2 1 3 S S 3 1 1 3 S 3 D 1,2,3 3 D 1,2,3 3 P 0,1,2 3 S 1 3.氦原子能级跃迁图 * 原子物理学 第十讲 前面，我们研究了氢原子和碱金属原子的光谱特点以及光谱的精细结构，由此推出了其能级的特点——双层能级，并进一步发现了决定双层能级的物质结构（运动）——电子自旋，对光谱及其精细结构给出了圆满的理论解释。 通过前面的学习我们知道： 碱金属原子的原子模型可以描述为： 原子实+一个价电子 这个价电子在原子中所处的状态,可以采用量子数n,l,j,s描述,即量