原子物理学课件：第四章 碱金属原子和电子自旋.pptVIP

锂的光谱线系 锂原子能级图 特点规律（以锂为例） 锂的光谱项值和有效量子数 T单位cm-1 第三节 碱金属原子光谱的精细结构 碱金属原子三个线系的精细结构示意图 结论： 二、定性解释 一、自旋的提出与理解 小插曲 1、电子自旋假设 2、电子的自旋磁矩 3、电子自旋的理解 二、电子的总角动量（自旋对电子角动量的影响） 说明：磁场B 1、相互作用能 相互作用能平均值 2、能量改变 3、能级间能级差 例 四、原子态符号表示（引入自旋后电子状态的描述） 思考题 例：Na:主线系 n=3,4,...... n=3, 共振双线，波长 589.0nm和589.6nm 第二辅线系： 第一辅线系： × × n=4,5,6…… n=3,4,..... 4.6 氢原子光谱的精细结构 1、相对论修正 2、电子自旋与轨道的相互作用能 3。氢原子精细能级的狄拉克公式 n 增加，能级裂距减小。 不同，j 相同的能级简并。 相同， 未按准确比例画 氢原子 线的能级精细结构及跃迁 七种跃迁，五条谱线： 4、 蓝姆移动 1947年蓝姆和李瑟福用射频波谱学的方法测得22S1/2能级比22P1/2能级高1058Mhz，即ΔE=0.033cm-1=3.3m-1,与狄拉克公式结果显著差别，从而导致了量子电动力学的诞生。这是因为电子除受核的静电作用、磁相互作用以及相对论效应外，还受到因发光而产生的辐射场作用（即与其自身发出的辐射之间的相互作用），因而在计算能级时要进行辐射修正，当计算到微扰的四级效应时，可得到与实验一致的结论。理论指出，辐射场对S能级影响最大。 蓝姆移动 数据来源 电子态 3 4 5 6 7 Δ 主线系 第二辅线系 第一辅线系 柏格曼系 s,l=0 p, l=1 d, l=2 f, l=3 T n* T n* T n* T n* T 43484.4 1.589 28581.4 1.960 27419.4 16280.5 2.596 12559.9 2.956 12202.5 2.999 12186.4 8474.1 3.598 7017.0 3.954 6862.5 3.999 6855.5 4.000 6854.8 5186.9 4.599 4472.8 4.954 4389.2 5.000 4381.2 5.004 4387.1 3499.6 5.599 3094.4 5.955 3046.9 6.001 3031.0 3046.6 2535.3 6.579 2268.9 6.954 2239.4 7.000 2238.3 0.40 0.05 0.001 0.000 n=2 氢 3d极化轨道，4s贯穿轨道 钠的4s能级为什么低于3d? 用高分辨光谱仪作实验发现， 主线系和第二辅线系都是双线结构， 第一辅线系和柏格曼线系都是三线结构。 例：钠 黄光，主线系的第一条线，是由波长为589.0nm和589.6nm的两条分线构成。 光谱线的任何分裂都是能级分裂的结果，那么 能级为什么会发生精细分裂呢？ 一、精细结构：碱金属原子的光谱线是由二条或三条线 所组成 主线系 第二辅线系 第一辅线系 线 第 第 第 第 系 四 三 二 一 限 条 条 条 条 双线： 主线系 随着 v ↑，Δv ↓，n → ∞， Δv →0，并入一个线系限 二辅线系 v ↑，Δ v 不变 二个线系限 三线： 第一辅线系 最外两条的间隔同第二辅线系 v ↑，Δv 不变 Δ v’↓ n → ∞， Δ v’=0 二个线系限 主线系: 第二辅线系: 第一辅线系: 柏格曼系: s能级是单层的 p能级是双层的 且当n增大时，双层能级间隔减小。 d能级是双层的 f能级是双层的 同一l值，n增大时， 双层能级间隔减小； 同一n值，l增大时， 双层能级间隔减小。 三、问题 d p x 4线？ 3线 ②双层是4条线。为什么是3条线 ③物理内涵是什么？ 能级为什么会发生精细分裂呢？ 两双线之间的跃迁为什么是3条？ ①为什么