原子物理學(xué)(褚圣麟)第五章多電子原子(已修改)
2025-03-07 18:41 本頁面
【正文】 第 5章 多電子原子 第五章 多電子原子 教學(xué)內(nèi)容 氦及周期系第二族元素的光譜和能級(jí) 具 有兩個(gè)價(jià)電子的原子態(tài) 泡利原理與同科電子 復(fù)雜原子光譜的一般規(guī)律 輻射躍遷的普用選擇定則 氦氖激光器 （ 自學(xué) 、 了解 ） 第 5章 多電子原子 教學(xué)要求 （ 1） 掌握氦原子 、 鎂原子等具有兩個(gè)價(jià)電子原子的光譜和能級(jí) 。 （ 2） 掌握原子的耦合矢量模型 （ LS耦合和 jj耦合 ） 的步驟 、 適用范圍 ， 正確地求出電子組態(tài)構(gòu)成的原子態(tài) （ 光譜項(xiàng) ） 。 （ 3） 掌握洪特原則 、 朗德間隔定則和電偶極輻射躍遷選擇定則 ， 并能正確畫出能級(jí)圖 ， 解釋氦原子 、 鎂原子等具有兩個(gè)價(jià)電子原子的光譜的形成 。 （ 4） 了解復(fù)雜原子光譜一般規(guī)律 。 （ 5） 掌握泡利不相容原理 ， 正確構(gòu)造出同科電子原子態(tài) 。 （ 6） 了解愛因斯坦原子激發(fā)和輻射躍遷的基本概念 ， 了解氦氖激光器的原理 。 第 5章 多電子原子 重點(diǎn) ? LS 耦合 ? 多電子原子的光譜 ? 能級(jí)圖和原子態(tài) ? 泡利原理和同科電子原子態(tài)的確定 ? 輻射躍遷的普用選擇定則。 難點(diǎn) ? LS 耦合 ? 多電子原子基態(tài)的確定和能級(jí)高低的判別 ? 泡利原理和同科電子原子態(tài)的確定 第 5章 多電子原子 通過前幾章的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)知道了單電子和具有一個(gè)價(jià)電子的原子光譜及其規(guī)律，同時(shí)對(duì)形成光譜的能級(jí)作了比較詳細(xì)的研究。弄清了光譜精細(xì)結(jié)構(gòu)以及能級(jí)雙層結(jié)構(gòu)的根本原因 電子的自旋。 堿金屬原子的原子模型可以描述為：原子實(shí) +一個(gè)價(jià)電子 ,這個(gè)價(jià)電子在原子中所處的狀態(tài) ,n,l,s決定了堿金屬的原子態(tài) n2s+1Lj，而價(jià)電子在不同能級(jí)間的躍遷，便形成了堿金屬原子的光譜?？梢?,價(jià)電子在堿金屬原子中起了十分重要的作用。 第 5章 多電子原子 若核 (實(shí) )外有兩個(gè)電子 ， 由兩個(gè)價(jià)電子躍遷而形成的光譜如何 ？ 能級(jí)如何 ？ 原子態(tài)如何 ？ He： Z=2 Be： Z=4=2+2 Mg： Z=12=2+8+2 Ca： Z=20=2+8+8+2 Sr： Z=38=2+8+8+18+2 Ba： Z=56=2+8+8+18+18+2 Ra： Z=88=2+8+8+18+18+18+2 第 5章 多電子原子 氦 及周期系第二族元素的光譜和能級(jí) 一、 氦原子的光譜和能級(jí) 二、鎂原子的光譜和能級(jí) 第 5章 多電子原子 光譜 分成主線系、第一輔線系、第二輔線系等，每個(gè)線系有 兩套譜線 。 一套是 單層 的，另一套是三層 ，這兩套能級(jí)之間沒有相互躍遷，早先人們以為有兩種氦，把具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的氦稱為 正氦 ，而產(chǎn)生單線光譜的稱為 仲氦 ，現(xiàn)在認(rèn)識(shí)到只有一種氦，只是能級(jí)結(jié)構(gòu)分為兩套。 一、氦原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律和能級(jí) 第 5章 多電子原子 第一節(jié)：氫的光譜和能級(jí) 2．能級(jí)和能級(jí)圖 什么原因使得氦原子的光譜分為兩套譜線呢？我們知道，原子光譜是原子在不同能級(jí)間躍遷產(chǎn)生的；根據(jù)氦光譜的上述特點(diǎn)，不難推測(cè)，其能級(jí)也分為兩套： 單層結(jié)構(gòu) : 1S,1P,1D,1F 仲氦 三層結(jié)構(gòu) : 3S ,3P,3D,3F正氦 Next 氦能級(jí)標(biāo)記 能級(jí)特點(diǎn) ① 能級(jí)分為兩套 ，單層和三層能級(jí)間沒有躍遷；氦的基態(tài)是 1s1s1S0； ② 狀態(tài) 1s1s3S1不存在； ③ 所有的 3S1態(tài)都是單層的； ④ 1s2s1S0和 1s2s3S1是氦的兩個(gè)亞穩(wěn)態(tài)； ⑤ 一種電子態(tài)對(duì)應(yīng)于多種原子態(tài)。 第 5章 多電子原子 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，堿土族元素原子與氦原子的能級(jí)和光譜結(jié)構(gòu)相仿，光譜都有兩套線系，即兩個(gè)主線系，兩個(gè)漫線系（第一輔線系），兩個(gè)銳線系（第二輔線系） … ，一套是單線結(jié)構(gòu)，另一套是多線結(jié)構(gòu)。相應(yīng)的能級(jí)也有兩套，單重態(tài)能級(jí)和三重態(tài)能級(jí)，兩套能級(jí)之間無偶極躍遷。 二、鎂原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律和能級(jí) 雙電子系統(tǒng)：氦原子和 堿土族元素（鈹、鎂、鈣、鍶、鋇、鐳、鋅、鎘、汞原子） 第 5章 多電子原子 第 5章 多電子原子 有兩個(gè)價(jià)電子的原子態(tài) 二、 LS耦合 一、電子組態(tài) 三、 氦原子能級(jí)和光譜 四、 jj耦合 第 5章 多電子原子 一、電子組態(tài) : 處于一定狀態(tài)的若干個(gè)（價(jià)）電子的組合（ n1l1 n2l2 n3l3…) 。 兩個(gè)電子之間的相互作用 : 例：氦原子基態(tài) : 1s1s 第一激發(fā)態(tài) : 1s2s 鎂原子基態(tài) : 3s3s 第一激發(fā)態(tài) : 3s3p 電子組態(tài) : 1 n 1 l 1 s 1 = 1/2 l 1 s 1 2 n 2 l 2 s 2 = 1/2 l 2 s 2 ( ) 2 1 5 , s l G ( ) 1 2 6 , s lG ( ) 2 2 4 , s l G ( ) 1 1 3 , s l G ( ) 2 1 2 , s s G ( ) 2 1 , l l G1 第 5章 多電子原子 二、 LS耦合 （ 1）適用條件 （ 2）兩個(gè)軌道角動(dòng)量的耦合 （ 3）兩個(gè)自旋角動(dòng)量的耦合 （ 4）總軌道角動(dòng)量與總自旋角動(dòng)量的耦合 （ 5）原子態(tài)的標(biāo)記法 （ 6）洪特定則 （ 7）朗德間隔定則 （ 8）躍遷的選擇定則 第 5章 多電子原子 （ 1）適用條件 適用條件 : 兩個(gè)電子自旋之間的相互作用和兩個(gè)電子的軌道 之間的相互作用，比每個(gè)電子自身的旋 軌相互作用強(qiáng)。即 G1(s1s2), G2(?1?2),比 G3(s1 ?1), G4(s2 ?2), 要強(qiáng)得多。 推廣到更多的電子系統(tǒng)： LS耦合 ： (s1s2…)( l1l2…)=( SL)＝ Ｊ l 1 s 1 l 2 s 2 ( ) 2 1 5 , s l G ( ) 1 2 6 , s lG ( ) 2 2 4 , s l G ( ) 1 1 3 , s l G ( ) 2 1 2 , s s G ( ) 2 1 , l l G1
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