第2节-原子结构-原子光谱项-3.ppt

一、原子的量子数和角动量的耦合 在没有外界的影响下，一个或若干微粒的总角动量 是保持不变的。 角动量守恒原理： 总角动量包括所有电子的轨道运动总角动量和所有电子的自旋角动量，强度恒定，且在某一方面上有恒定分量。 第八节 原子整体的状态与原子光谱项 多电子原子的状态及量子数 多电子原子中，电子之间的相互作用是非常复杂的，但大致可以归纳为以下几种相互作用： 电子轨道运动间的相互作用； 电子自旋运动间的相互作用； 轨道运动与自旋运动间的相互作用； 角动量的耦合方案 　j-j 耦合 l1 , s1 →j1 ； l2 , s2 →j2 j1 ， j2→J 适合于重原子（Z＞40） ※ L-S耦合　l1,l2→L　；s1,s2 →S 　　　　　L，S →J　　　　适合于轻原子（Z≤40） 原子轨道角动量L ， （L为原子的轨道量子数） 角动量耦合 j—j 耦合 L—S耦合 J （讨论） 原子的自旋角动量S， S为原子的自旋量子数 Σm 0, ±1,±2……±l Σms 0,±1,±2 ……±S 总 轨 道 磁量 子 数 总 自 旋 磁量 子 数 这就是说总角动量在Z方向的分量共有（2J+1) 个数值。用它可以表示在外磁场作用下能级的分裂。 （ L=1 l2 l1 600 l1 l2 L=0 闭壳层：s2，p6，d10 1S2 l1=0 s1=1/2 l2=0 s2=1/2 L=0 S=0 对于价电子为2个电子的体系 例： l1=1，S1=1/2 l2=1，S2=1/2 ●原子的运动状态需用一套原子的量子数描述： □原子的轨道角量子数L规定原子的轨道角动量： □原子的轨道磁量子数ML规定原子轨道角动量在磁场方向的分量： □原子的自旋量子数S规定原子的自旋角动量： □原子的自旋磁量子数MS规定原子的自旋角动量在磁场方向的分量： □原子的总角量子数J规定原子的总角动量（轨道和自旋）： □原子的总磁量子数MJ规定原子的总角动量在磁场方向的分量： 原子的量子数 符号 角动量表达式 原子的角量子数 L 原子的磁量子数 mL 原子的自旋量子数 S 原子的自旋磁量子数 mS 原子的总量子数 J 原子的总磁量子数 mJ 多电子原子的量子数 ●原子的每一光谱项都与一确定的原子能态相对应，而原子的能态可由原子的量子数（L，S，J）表示。因此，原子的光谱项可由原子的量子数来表示。 ●原子光谱项的表示方法：L值为0，1，2，3，4，…的能态分别用S，P，D，F，G，…表示，将（2S+1）的具体数值写在L的左上角， 即原子的光谱项表示为 2S+1L 二、原子光谱项(atomic spectrum item） 1、光谱项及光谱支项 ●光谱支项的表示方法： 由于轨道(orbit)－自旋(spin)相互作用，不同的J对应的能级会有微小的区别，因此又将J的数值记在L的 右下角2S+1LJ。称为光谱支项。 即相应的光谱支项表示为： 2S+1LJ 如， 1S0，3P2等。2S+1称为光谱的多重度。（multiplicity） S=0，2S+1=1，单重态（singlet）；S=1，2S+1=3，三重（triplet） ●原子的微观能态：原子在磁场作用下的运动状态。原子的 微观能态又与原子的磁量子数mL，mS和mJ有关。 2、原子的光谱项的推求 1) 等价电子组态 例1：H原子基态 1s1 例2：He原子 1s2 由于受Pauli原理和电子不可分辨性的限制，等价电子组态的光谱 项的求法与非等价电子的不同。 等价(equivalence)电子：具有完全相同的主量子数(quantum number)和角量子数的电子 。 结论(conclusion) （a）凡是充满壳层(lamella)S2，P6，d10，f14等的总轨道角动量和 自旋角动量均为0。 ML=∑m=0，所以L=0，所以L=0 Ms=∑ms=0 ,所以S=0，所以S=0 （b）周