原子物理第5章多電子原子(存儲(chǔ)版)
【正文】 …… 。 殼層： （ 1） 支殼層： （ 2） 。107 icon(s) total, 171 K bytes205年7月1日殼層與支殼層的表示 不論在強(qiáng)磁場(chǎng)中還是弱磁場(chǎng)中，主量子數(shù)相同的量子構(gòu)成一個(gè)殼層，同一殼層內(nèi)，相同 的電子構(gòu)成一個(gè)支殼層（一個(gè)殼層內(nèi)有幾個(gè)支殼層），殼層和支殼層表示為： l n 1 2 3 4 5 6 7 … 殼層名稱(chēng) K L M N O P Q … L 0 1 2 3 4 5 6 … 支殼層名稱(chēng) s p d f g h i … 殼層與支殼層中所能容納的最多電子數(shù) 1)在強(qiáng)磁場(chǎng)中 ，當(dāng) n,L一定時(shí)， mL可取 (2L+1)個(gè)值，對(duì)每一個(gè) mL， ms可取二個(gè)值，所以 L支殼層內(nèi)所能容納的最大電子數(shù)為 nL=2(2L+1). ),( msmln lBack Icon 39。 2． 第二周期：從 n=2的 L殼層填起 。111 pppsss ??012)1( ss1301 )21(,)21( SssSss 我們以 電子組態(tài)為例 四個(gè)量子數(shù)已有三個(gè)相同， 必然不能相同即 ,則 或 , . ,反推出 可能的原子態(tài)是 需要指出的是 ,已知 L,s ，容易知道 ；反過(guò)來(lái)，即由 的取值推出 ，卻不那么容易，因?yàn)榉催^(guò)來(lái)推存在著多對(duì)一的問(wèn)題，上面的例子只是一種最簡(jiǎn)單的情況；對(duì)于較復(fù)雜的情況，我們用 slater 方法加以解決。 ),( sl mmln),( sl mmln3． Pauli 原理的應(yīng)用 1） He原子的基態(tài) He原子基態(tài)的電子組態(tài)是 1s1s，按 耦合，可能的原子態(tài)是 (1s1s)1S0 和 ,一般來(lái)說(shuō)， 同一電子組態(tài)形成的原子態(tài)中，三重態(tài)能級(jí)低于單態(tài)能級(jí)，因?yàn)槿貞B(tài) S=1，兩個(gè)電子的自旋是同向的。 一般說(shuō)來(lái) ， n?大 ， 能量 ?高 ， 軌道半徑 ?大 。2,1( ?i 1,0 ???j四、 He原子能級(jí)的形成 1． 能級(jí)分為兩套： 0,1?s 1,312 ??s2． LS耦合的輻射躍遷選擇定則： 0??s 1,0 ???l00(1,0 ????? jj 除外 ) 3． 光譜分為兩套 躍遷只能發(fā)生在不同宇稱(chēng)的狀態(tài)間 . j j耦合 : 1,0 ???j1,0 ???J167。 定則 :電子的躍遷只能發(fā)生在不同宇稱(chēng)的狀態(tài)間 ,只能是偶性到奇性 . 宇稱(chēng)守恒定律 :孤立體系的宇稱(chēng)不會(huì)從偶性變?yōu)槠嫘?,或做相反的改變 )(Laporte 不過(guò)我們知道，形成光譜的躍遷只發(fā)生在價(jià)電子上，躍遷前后內(nèi) 層電子的 值并不改變。, lnln例 3： 原子中有兩個(gè)電子，當(dāng)它們處于 3p4d態(tài)時(shí)，原子有哪些可能的狀態(tài)。 在堿金屬原子中，我們?cè)懻撨^(guò)價(jià)電子的軌道與自旋的相互作用，在那里我們看到 與 合成總角動(dòng)量 ， ；求得了 的可能值，就得到了能量的可能值 Enlj；在 兩 個(gè) 價(jià)電子的情形中，每一個(gè)價(jià)電子都有它自己的軌道 與自旋運(yùn)動(dòng)，因此情況比較復(fù)雜。一般來(lái)說(shuō)，主量子數(shù)不同，引起的能量差異會(huì)更大，主量子數(shù)相同，角量子數(shù)不同，引起的能量差異相對(duì)較小一些。 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(xiàn)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 單層結(jié)構(gòu) : 1S,1P,1D,1F 仲 氦 測(cè)，其能級(jí)也分為兩套： 三層結(jié)構(gòu) : 3S ,3P,3D,3F正 氦 3．能級(jí)和能級(jí)圖的特點(diǎn) 1）能級(jí)分為兩套，單層和三層能級(jí)間沒(méi)有躍遷；氦的基態(tài)是 1s1s1S0； 2）狀態(tài) 1s1s3S1不存在，且基態(tài) 1s1s1S0和第一激發(fā)態(tài)1s1s3S1之間能差很大； 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)；（不能躍遷到更低能級(jí)的狀態(tài)稱(chēng)為亞穩(wěn)態(tài) ,當(dāng)原子處在亞穩(wěn)態(tài)時(shí)，必須將其激發(fā)到更高能，方可脫離此態(tài)回到基態(tài)） 5）一種電子態(tài)對(duì)應(yīng)于多種原子態(tài)?？梢?jiàn) ,價(jià)電子在堿金屬原子中起了十分重要的作用，它幾乎演了一場(chǎng)獨(dú)角戲。 通過(guò)前面的學(xué)習(xí)我們知道：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,j,mj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。 二 、 能級(jí) He原子的能級(jí)也分為兩套，一套是單層的，一套是三層的。 與 能級(jí)的對(duì)應(yīng) 電子組態(tài)一般表示為 n1 l1 n2 l2 ；組態(tài)的主量子數(shù)和角量子數(shù)不同，會(huì)引起能量的差異，比如 1s1s 與 1s2s對(duì)應(yīng)的能量不同； 1s2s 與 1s2p對(duì)應(yīng)的能量也不同。如果考慮自旋，則由于電子的 與 的相互作用，使得一種電子態(tài) nl（即原子態(tài)）可以對(duì)應(yīng)于兩種原子態(tài) n2Lj
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