碱金属原子和电子自旋.pptVIP

第29页，共49页，星期日，2025年，2月5日电子自旋角动量空间取向量子化任何方向自旋角动量大小电子自旋角动量量子数自旋磁量子数第30页，共49页，星期日，2025年，2月5日2.电子自旋磁矩（电子轨道运动磁矩：）4.4电子自旋与轨道运动的相互作用3.单电子总角动量总角动量大小总角动量方向第31页，共49页，星期日，2025年，2月5日1928年，Dirac从量子力学的基本方程出发，很自然地导出了电子自旋的性质，为这个假设提供了理论依据。在无外场情况下，守恒，大小、方向不变，和绕进动，且保持夹角不变。4.4电子自旋与轨道运动的相互作用第32页，共49页，星期日，2025年，2月5日二、自旋--轨道运动相互作用能2.自旋-轨道相互作用能在电子为静止的坐标系上，原子实（Z*e）绕电子旋转，并产生磁场B，并与自旋磁矩作用。1.磁性物体在磁场中运动的附加能量4.4电子自旋与轨道运动的相互作用第33页，共49页，星期日，2025年，2月5日详见：史斌星《量子物理》附录原子实产生的磁场电子的磁矩磁场方向和角动量方向一致附加能量考虑相对论效应4.4电子自旋与轨道运动的相互作用第34页，共49页，星期日，2025年，2月5日量子力学方法：按几率分布所得的平均值代替。在一个周期中连续变化的处理4.4电子自旋与轨道运动的相互作用第35页，共49页，星期日，2025年，2月5日碱金属原子和电子自旋第1页，共49页，星期日，2025年，2月5日第四章碱金属原子和电子自旋随着科技发展，探测到的光谱越来越复杂，氢原子理论已经无能为力。有了量子理论以后，描述体系更准确，能更好的解释实验现象。玻尔的氢原子理论以其图像简单，容易理解，可以用来定性解释一些问题。第2页，共49页，星期日，2025年，2月5日第四章碱金属原子和电子自旋碱金属原子：Li,Na,K,Rb,Cs,Fr,一价元素从这类原子表现出来的化学和物理的性质来推究他们的原子结构一价原子、电离电势较小、具有金属的性质第3页，共49页，星期日，2025年，2月5日各种碱金属原子的光谱，具有类似的结构。通常可观察到四个谱线系。主线系（Principalseries）第一辅线系（漫线系）Diffuseseries第二辅线系（锐线系）Sharpseries柏格曼系（基线系）Bergmannseries4.1碱金属原子光谱的实验规律一、线系特点碱金属原子光谱具有原子光谱的一般规律性*分立的线状谱。*谱线间有一定的关系，如谱线构成一个线系，波长可用一个公式表示*每一谱线的波数都可以表达为二光谱项之差。第4页，共49页，星期日，2025年，2月5日锂的光谱线系400003000020000100002500300040005000600070001000020000波数（cm-1）波长（埃）主线系第一辅线系第二辅线系柏格曼系4.1碱金属原子光谱的实验规律第5页，共49页，星期日，2025年，2月5日主线系：主线系的谱线比较强，在可见光区只有一条谱线，波长约为670.7nm(共振线---主线系第一条谱线)，其余皆在紫外区。系限波数43484.4厘米-1，对应于波长230nm。第一辅线系：均在可见区域，漫线系强度较弱，谱线较粗且边缘模糊。第二辅线系：相应于锐线系的谱线细且边缘较清晰。第一条谱线在红外区，其余皆在可见区。基线系：相应于其谱线强度较弱，皆在红外区。第6页，共49页，星期日，2025年，2月5日二、里德堡经验公式氢原子线系限里德堡给出碱金属波数满足有效量子数4.1碱金属原子光谱的实验规律第7页，共49页，星期日，2025年，2月5日三、有效量子数:量子数亏损有效量子数比n略小4.1碱金属原子光谱的实验规律第一项是固定项，它决定线系限及末态；第二项是动项，它决定初态。实验上测量出和,则可求出由和，可以求得第8页，共49页，星期日，2025年，2月5日锂的光谱项值和有效量子数数据来源电子态34567?主线系第二辅线系第一辅线系柏格曼系s,l=0p,l=1d,l=2f,l=3Tn*Tn*Tn*Tn*T43484.41.58928581.41.96027419.416280.52.59612559.92.95