原子物理學(xué)(褚圣麟)第五章多電子原子-wenkub
2023-03-18 18:41:51 本頁(yè)面
【正文】 自自發(fā)的過(guò)渡到任何一個(gè)更低能級(jí)的狀態(tài)。同科電子數(shù) 閉層占有數(shù)之一半 時(shí)，以最大 J（＝ L+S）的能級(jí)為最低，稱 倒轉(zhuǎn)次序 。 ?????????011,0,1,2SSJLS耦合出十個(gè)原子態(tài)，列表示為 L=0 1 2 S=0 1S0 1P1 1D2 S=1 3S1 3P2,1,0 3D3,2,1 S=1,0；L=2,1,0 例 、（ 1）求 nsn180。＋ 189。 212121????????SSSmmPssssssSSSz ??第 5章 多電子原子 LSJPPP rrr ?? SLSLJJJP J ????? ?? ,)1( 當(dāng) LS時(shí) ,每一對(duì) L和 S共有 2S+1個(gè) J值 。 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 對(duì)于兩個(gè)電子的系統(tǒng)，角動(dòng)量有 2 1 2 1 , , , s s l l p p p p r r r r 它們之間發(fā)生耦合有六種方式： 但這六種耦合強(qiáng)度不等，顯然 G5, G6很小，輕原子的 G1和 G2比 G3和 G4強(qiáng)，即兩個(gè)軌道角動(dòng)量耦合成總角動(dòng)量 :L；同樣兩個(gè)自旋耦合成總自角動(dòng)量： S ，然后 L與 S耦合成 。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(wú)偶極躍遷。 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 。 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(guò)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。 （ 4） 了解復(fù)雜原子光譜一般規(guī)律 。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) 。 （ 5） 掌握泡利不相容原理 ， 正確構(gòu)造出同科電子原子態(tài) 。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。 一套是 單層 的，另一套是三層 ，這兩套能級(jí)之間沒(méi)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。 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…) 。這種耦合稱 LS耦合。 當(dāng) LS時(shí) ,每一對(duì) L和 S共有 2L+1個(gè) J值 . 由于 S有兩個(gè)值： 0和 1，所以對(duì)應(yīng)于每一個(gè)不為零的 L值， J值有兩組， 一組是當(dāng) S=0時(shí)， J=L； 另一組是當(dāng) S=1時(shí)， J=L+1， L， L1。＝ 1， 189。p電子組態(tài)的原子態(tài) （ 2）求 3p4p電子組態(tài)的原子態(tài) 第 5章 多電子原子 洪特定則： 1. 從同一電子組態(tài)形成的諸能級(jí)中， （ 1）重?cái)?shù)最高的，亦即 S值最大的能級(jí)位置最低； （ 2）從同一電子組態(tài)形成的，具有相同 S值的能級(jí)中那些具有最大 L值的位置最低。 第 5章 多電子原子 按照洪特定則， pp組態(tài)在 L－ S耦合下的原子態(tài)對(duì)應(yīng)的能級(jí)位置如圖所示 第 5章 多電子原子 （ 7）朗德間隔定則： 朗德還給出能級(jí)間隔的定則，在 LS耦合 的某多重態(tài)能級(jí)結(jié)構(gòu)中，相鄰的兩能級(jí)間隔與相應(yīng)的較大的 J值成正比。 氦 :1s2s1S0和 1s2s3S1 受 的限制 1??? L (1)用碰撞激發(fā)使原子由亞穩(wěn)態(tài)激發(fā)到非亞穩(wěn)態(tài)。 G1(s1 s2) , G2(?1?2)強(qiáng)得多。 j2=1/2, 3/2 j1=1/2 (1/2,1/2)1,0,(1/2,3/2)2,1 與 LS耦合的原子態(tài) 1P1 ,3P2， 1， 0對(duì)比 ，兩種耦合態(tài)的 J值同，狀態(tài)的數(shù)目相同。后來(lái)發(fā)現(xiàn)凡自旋為 1/2奇數(shù)倍的微觀粒子 (電子、質(zhì)子、中子等，統(tǒng)稱 費(fèi)米子 )都滿足上述泡利原理。 ),r,(r)r,(r 1221 ΨΨ ??第 5章 多電子原子 由于泡利原理的限制，多電子原子中電子按照 n、 l順序填充。 n=1， 2， 3， 4， 5… | | | | | K L M N O… 泡利不相容原理限制了 LS耦合、 jj耦合的形成的原子態(tài)。p 211101DPS3,2,132,1,0313DPS S = 0 1 L=0 1 2 種可能的狀態(tài)：3
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