[理學(xué)]第六章在磁場中的原子(完整版)
【正文】 JJ)(jj)J ( Jgg PPiii 12111???????)J ( J)(jj)(JJ)J ( Jg iiPPp 12111???????解： )1(2)1()1()1(1????????jjsslljjg11P 0?s 1?l 1?j 1?g(1) ： ， ， ， 2/32P21?s 1?l23?j34?g(2) ： ， ， ， 11P 2/32P 2/14D例 求下列原子態(tài)的 g因子 ： (1) (2) (3) 2/14D23?s 2?l21?j 0?g(3) ： ， ， ， 外磁場對原子的作用 一、拉莫爾旋進 0 2JJeM μ μ H μ Beg J Bm? ? ? ?? ? ?dJMdt?( , )dJ B J?將繞磁場進動 , 只改變方向而不改變數(shù)值 . J?J 在外磁場 B中 ,原子磁矩 受磁場力矩的作用 ,繞 B連續(xù)進動的現(xiàn)象。 J??2JJd e g B Bd t m? ??? ? ? ? ? ?2eg BBm????:? 旋 磁 比 繞 的方向進動的角頻率 ,與 的方向一致 ,稱為 拉莫爾進動 角頻率 .拉莫爾頻率 : ?： J? B2 4 2eg BBm???? ? ?? ? ?二、 原子受磁場作用的附加能量 1. 弱磁場 外磁場的作用比原子內(nèi)部軌道磁矩與自旋磁矩的耦合弱 . LS? ? ??? 與外磁場耦合產(chǎn)生附加能量 : ?JEB?? ? ? ?2 ZeE g B Jm??2 BeE M g B M g Bm ?? ? ? ?ZJM?而 ：, 1 , .. .. ..M J J J? ? ? 磁 量 子 數(shù)在外磁場中 ,原子的能級分裂成 個 ,間隔為 21J ? BgB?例 : 在磁場中能級的分裂情況 23/2P1 , 1 / 2 , 3 / 2L S J? ? ?( 1 ) ( 1 ) ( 1 )1 4 / 32 ( 1 )J J L L S SgJJ? ? ? ? ?? ? ??3 / 2 , 1 / 2 , 1 / 2 , 3 / 26 / 3 , 2 / 3 , 2 / 3 , 6 / 3MMg? ? ?? ? ?分裂為四個能級，裂距 4 / 3B B?2. 強磁場 在強外磁場作用下， 不能再耦合成 ，而是分別直接與 耦合產(chǎn)生附加能量 . ,LS?? ? BLSE B B??? ? ? ? ? ?取外磁場方向為 Z軸方向， 2 ZZeeE L B S Bmm? ? ?( 2 ) ( 2 )2 L S B L Se B M M B M Mm ?? ? ? ?, 1 , .. .. .. , 1 , .. .. .. ,LSM L L LM S S S? ? ?? ? ?能量與量子數(shù) 有關(guān)。 按波爾理論，對一軌道角動量 ，空間取向量子數(shù)有 ，即分裂應(yīng)為 奇數(shù)個 。 2 1 2 1 0 1 0， 177。 1/2177。（沿 B方向觀察，它是左旋圓偏振光 σ + ） 垂直于磁場方向觀察： 線偏振光。 強 、 弱外磁場說明： 例題： 已知鋰原子主線系第一條譜線由兩條精細(xì)譜線 A組成 ， 試問當(dāng)外磁場為 B= 時 ，產(chǎn)生何種效應(yīng) ， 能級分裂的裂距 ？ 12670 , 670 ????解 : 35221 2 . 4 1 0 . 0 . 1 5 4 . 1 3 1 0( 6 7 0 8 )e V A AE h c e VA???? ? ?? ? ? ? ?此能量也可理解為電子自旋磁矩與電子軌道運動產(chǎn)生的內(nèi)磁場間的作用所致 。 （ 7）計算 Hg原子從 6s7s3S1?6s7p3P2躍遷發(fā)出
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