原子物理第5章多電子原子(參考版)
2025-01-16 14:42本頁(yè)面
【正文】 。這是由能量最小原理決定的，下面我們從定性和定量?jī)煞矫鎸?duì)此予以說(shuō)明。逐一增加電子時(shí)，從內(nèi)向外進(jìn)行填充；第三周期一直到 18號(hào)元素 Ar為止，電子的填充都是從內(nèi)向外進(jìn)行，到氬時(shí) 3p支殼層被填滿，但 3d支殼層還全空著，下一個(gè)元素的第 19個(gè)電子是填 3d還是填 4s呢？我們看到，這個(gè)價(jià)電子放棄 3d軌道。 3．基態(tài)是原子能量最低狀態(tài)，因此，逐一增加電子時(shí)，被加電子要盡可能填在能量最低狀態(tài)。 2．每個(gè)殼層的最大電子容量是： 1 3 …… ；而各周期的元素依次是： 1 …… 。Atomic 39。107 icon(s) total, 171 K bytes205年7月1日Icon 39。元素周期表Authorware file 39。 殼層： （ 1） 支殼層： （ 2） 。107 icon(s) total, 171 K bytes205年7月1日 n一定時(shí)， ；可取 n個(gè)值。元素周期表Authorware file 39。Atomic 39。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 K L M N O P Q … L 0 1 2 3 4 5 6 … 支殼層名稱 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。元素周期表Authorware file 39。Atomic 39。 Back Icon 39。 2． 第二周期：從 n=2的 L殼層填起 。 二．電子填充殼層結(jié)構(gòu)的原則 1． 泡利不相容原理：在一個(gè)原子中 ， 不可能有兩個(gè)或兩個(gè)以上的電子具有完全相同的狀態(tài) (完全相同的四個(gè)量子數(shù) )。 同族元素的性質(zhì)基本相同。0,0 ???? jls ? 012 )1( sssl mm, sl mm,sl,167。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。同科電子形成的原子態(tài)比非同科有相同 L 值的電子形成的原子態(tài)要少。所以這個(gè)狀態(tài)是不存在的。我們知道：電子是相互排斥的，空間距離越大，勢(shì)能越低。 ),( 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。 212121?s因?yàn)? 對(duì)所有電子都是相同的，不能作為區(qū)分狀態(tài)的量子 數(shù)，因此描述電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的是四個(gè)量子數(shù) ；如同經(jīng)典 力學(xué)中質(zhì)點(diǎn)的空間坐標(biāo) 完全確定質(zhì)點(diǎn)的空間位置一樣，一組量子數(shù) 可以完全確 定電子的狀態(tài)。 1… 177。 3． 軌道磁量子數(shù) 表示軌道角動(dòng)量在外場(chǎng)方向的投影： lm?2hmLlz ?0?lm 1? 2? 3? l? 12 ?l4． 自旋磁量子數(shù) 表示自旋角動(dòng)量在外場(chǎng)方向的投影： ， 共 2個(gè) 。 一般說(shuō)來(lái) ， n?大 ， 能量 ?高 ， 軌道半徑 ?大 。 原子中的每一個(gè)狀態(tài)只能容納一個(gè)電子 。揭示了微觀粒子遵從的一個(gè)重要規(guī)律。中學(xué)階段我們就知道，某一軌道上能夠容納的最多電子數(shù)為 2n2，為什么這樣呢？ SL ???He原子的基態(tài)電子組態(tài)是 1s1s；在 耦合下，可能的原子態(tài)是 (1s1s)1S0和 (1s1s)3S1。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)生在不同宇稱的狀態(tài)間 . j j耦合 : 1,0 ???j1,0 ???J167。1,0。 l ll21 ll ?2．選擇定則 1） 耦合 2）
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