原子物理學(原子的精細結構電子自旋)-資料下載頁
2024-12-30 14:43本頁面
【正文】 21h E E? ?? 常 塞曼效應 (3) ? 反常 塞曼效應的理論解釋 (2) – 無 磁場 ,原子 在兩能級 E2和 E1之間 躍遷 , 發(fā)射 光子 – 加 磁場 B, 躍遷 發(fā)射 光子 21h E E? ?? 22 2 BmgE B??加 磁場 B 11 1 BmgE B?? 2 2 1 1() Bh h m g m g B? ????? ? 常 塞曼效應 (4) ? 反常 塞曼效應的理論解釋 (3) – 鈉原子 212212 22 SP ?212232 22 SP ?2 2 122112214 2 2 4, , ,3 3 3232m g m gPS?????Jm Jg JJ gm232P 3 1,22??34 32,2 ??212P 12?32 31?212S 12?1?22 2 1 131225 3 1 1 3 5, , , , ,3 3 3 3 3 322gmPmgS?? ? ???選擇定則 0 , 1m? ? ? 2 2 1 1m g m g? 常 塞曼效應 (6) ? 反常塞曼譜線偏振特性的觀察 鈉原子 212212 22 SP ?212232 22 SP ?無 B B??觀察 , 線偏振 //B觀察 , 圓偏振 ? ? ? ? ??? ??? ?m 1 +1 ?m 1 0 0 +1 ?m 11 0 0+1+1 ?m 11 +1+1 B??觀察 ,線偏振 // B 觀察 , 圓偏振 ? ? ? ? ? ? ?m 1 +1 ?m 1 0 0 +1 212212 22 SP ? 常 塞曼效應 (8) ? 反 常 塞曼譜線偏振特性的理論解釋 (1) – 圓偏振光 電磁波 :z方向傳播 。電場矢量 :xy平面 ,電場分解 – 右旋 圓偏振光 沿 z 軸對準光傳播方向觀察 ,電矢量 順時 轉動 – 左旋 圓偏振光 沿 z 軸對準光傳播方向觀察 ,電矢量 逆時 轉動 c os , c os( )xyE A t E B t? ? ?? ? ?/ 2 , AB??? ? ?圓偏振 0? ??線 偏振 ???? 常 塞曼效應 (9) ? 反 常 塞曼譜線偏振特性的理論解釋 (2) – 光的角動量方向 與 電矢量 旋 轉 方向 成 右手螺旋關系 常 塞曼效應 (10) ? 反 常 塞曼譜線偏振特性的理論解釋 (3) – 光子 有 角動量 j =1 – 原子 和 發(fā)出的光子 作為整體 角動量守恒 – 角動量守恒 解釋了反 常 塞曼譜線偏振 (1) 211m m m? ? ? ? ?躍遷 ?原子末態(tài)： m 少 1 ?光子 ： m = 1 光子角動量 j =1 角動量守恒 ?光子 角動量 沿 z 軸 右手螺旋關系 ?沿 z 軸看 , 左 旋 圓偏振光 ?光振動 沿 x軸 ,y 軸 。沿 x 軸看 ,沿 y軸 線 偏振 光 光是橫波 常 塞曼效應 (11) ? 反 常 塞曼譜線偏振特性的理論解釋 (4) – 角動量守恒 解釋了反 常 塞曼譜線偏振 (2) 211m m m? ? ? ? ?躍遷 ?原子末態(tài)： m 多 1 ?光子 ： m = 1 光子角動量 j =1 角動量守恒 ?光子 角動量 沿 z 軸 右手螺旋關系 ?沿 z 軸看 , 右 旋 圓偏振光 ?光振動 沿 x軸 ,y 軸 。沿 x 軸看 ,沿 y軸的 線 偏振 光 光是橫波 常 塞曼效應 (12) ? 反 常 塞曼譜線偏振特性的理論解釋 (5) – 角動量守恒 解釋了反 常 塞曼譜線偏振 (3) 210m m m? ? ? ?躍遷 ?原子末態(tài)： m 不變 ?光子 ： m = 0 光子角動量 j =1 角動量守恒 ?光子 角動量 沿 xy 平面任一方向 右手螺旋關系 ?沿 z 軸看 , 無光 (合成 ) ?沿 x 軸看 ,沿 z 軸 的 線 偏振 光 光是橫波 ?光振動 沿 z 軸 , xy 平面任一方向 (1) ? 格羅春圖 :簡便計算 塞曼效應 能級 分裂 的方法 ? 例： 鎘原子 – 把有關數(shù)值排成下表 1121DP?躍遷 0M??躍遷 1? ? ?九條 躍遷 三條能級 躍遷 1M? ? ?1 2D11P 九條 躍遷 三條能級 (2) ? 例： 鈉原子 – 把有關數(shù)值排成下表 212232 22 SP ?躍遷 0M??躍遷 1? ? ?六條 躍遷 六條能級 躍遷 1M? ? ? (3) ? 例： 鈉原子 – 把有關數(shù)值排成下表 221122PS?躍遷 0M??躍遷 1M? ? ?四條 躍遷 四條能級 躍遷 1M? ? ? . 氫原子光譜的精細結構 (1) ? 玻爾能級 (1913): – 考慮電子與核的靜電相互作用 。 ? 索末菲 （ 1916） – 考慮橢圓軌道及電子的相對論效應 2nERThc n? ? ?2, 243()41 , 2 , ...,nkR R nTn n kkn?? ? ??解釋了 巴爾末系 與 精密實驗符合 . 氫原子光譜的精細結構 (2) ? 海森堡 (1926): – 考慮電子的相對論效應，用嚴格的量子力學導出 ? 狄拉克 (1928)(1) – 相對論 量子力學中 ,引入電子自旋 2, 2 4 23()1 42rnlR R n RTn n nlT?? ? ? ? ???與實驗不符 2, 2 4 2 ,3()1 42r snj lR R RTTnnnj nT?? ? ? ? ? ? ???與 索末菲一致 (k ? j+1/2),與 實驗相符 . 氫原子光譜的精細結構 (3) ? 狄拉克 (1928)(2) – 索末菲與實驗相符 ,純屬巧合 ,最值得慶賀的失敗(因引入 精細結構常數(shù) ) – j, n一定 ,能級對 l 簡并 ? 蘭姆位移 (1974) – 實驗觀察 : ,~nT jn2 1/ 23 P2 1/ 23 S與 簡并 2 3 / 23 D2 /3 P與 簡并 2 1/ 22 2 1/ 22與 簡并 2 1/ 22 P2 1/ 22 S與 不簡并 量子電動力學 給予解釋 氫原子 n =3能級的演變 . 氫原子光譜的精細結構 (5) ? H?(n=3?n=2)線的 精細結構 謝謝觀看 /歡迎下載 BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. BY FAITH I BY FAITH
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