高二物理競賽在磁場中的原子課件

在磁場中的原子一、原子的磁矩二、拉莫爾進動旋磁比三、原子受磁場作用產(chǎn)生的附加能量能級間隔為：四、史特恩-蓋拉赫實驗史特恩－蓋拉赫實驗證明了:1.角動量空間量子化行為；2.電子自旋假設(shè)的正確性，自旋量子數(shù)s＝1/2；3.電子自旋磁矩數(shù)值的正確性，gs＝2，五、塞曼效應(yīng)

磁能級之間的躍遷選擇定則:產(chǎn)生線(但

時,

禁戒)

產(chǎn)生線垂直磁場方向：迎磁場方向：六、電子順磁共振例題：例題1：原子態(tài)1D2的能級在磁感應(yīng)強度為B的弱磁場中分裂為多少個子能級？3B.5C.2D.4例題2：某原子處于4D1/2態(tài)，若將該原子放置于弱磁場中，則原能級：分裂為2個；B.分裂為9個；C.不分裂；D.分裂為4個。不能僅從(2J+1)判斷，還要看g值;g=0時，不分裂。例題4：堿金屬原子的漫線系的第一條精細結(jié)構(gòu)光譜線2D3/2——2P3/2在磁場中發(fā)生塞曼效應(yīng)而光譜線分裂，沿磁場方向拍攝到的光譜線條數(shù)為：3B.9C.4D.6考慮譜線的簡并情況；注意塞曼譜線的偏振特性；沿磁場方向只能觀察到線。例題3：He原子的基線系的單重態(tài)的第一條光譜線1F3——1D2在磁場中發(fā)生塞曼效應(yīng)，則該光譜線將分裂的線條數(shù)為：3B.9C.15D.62P3/22D3/2mj3/2

1/2-1/2-3/2mj2g26/52/5-2/5-6/5-4/154/15-24/15-16/15-8/158/1516/1524/15分為8條，分裂譜線與原譜線波數(shù)差：g2=4/5；g1=4/3mj2g26/32/3-2/3-6/3σ+σ+σ+ππσ-σ-σ-例題5.1：在Ca的一次正常塞曼效應(yīng)實驗中，從沿磁場方向觀察到鈣的422.6nm譜線在磁場中分裂成間距為0.05nm的兩條線，試求磁場強度.（電子的荷質(zhì)比為1.75×1011C/kg）（2001中科院固體所）正常塞曼效應(yīng)中，譜線波數(shù)移動量：所以兩相鄰譜線間隔等于一個洛侖茲單位，沿磁場方向觀察到的是兩條σ線，它們之間的波數(shù)差是2L。例題5.2：在一次正常塞曼效應(yīng)實驗中，從沿磁場方向觀察到鈣的422.6nm譜線在3T的磁場中分裂成間距為0.05nm的兩條線，試由這些數(shù)據(jù)求出電子的荷質(zhì)比e/me.沿磁場方向觀察到的是兩條σ線，它們之間的波數(shù)差是2L。例題6：Ca原子3F23P2躍遷的光譜線在磁場中，（1）可分裂為多少譜線？（2）它們與原來的譜線的波數(shù)差是多少（以洛侖茲單位表示）？（3）若迎著磁場方向觀察可看到幾條譜線？它們是圓偏振光，線偏振光，還是二者皆是？（中科院）3P23F2mj2

10-1-2mj2g24/32/30-2/3-4/3分為12條，分裂譜線與原譜線波數(shù)差：g2=2/3；g1=3/2mj2g26/23/20-3/2-6/2迎著磁場方向觀察可看到8條圓偏振譜線。-1/64/69/614/6σ+σ+σ+σ+-14/6-9/6-4/61/6σ-σ-σ-σ--10/6-5/605/610/6πππππCa原子3F23P2躍遷B≠0mjmjg能級間隔

(Δmjg)B=03F23P2210-1-24/32/30-2/3-4/3g2=2/3；g1=3/2210-1-26/23/20-3/2-6/22/33/2例題7：He原子1s3d1D21s2p1P1躍遷的光譜線波長為6678.10埃，今將He原子放在B=2.5T的磁場中，從垂直磁場方向觀察，問：（1）譜線分裂為幾條？（2）畫出越遷的能級圖和對應(yīng)的Grotrain圖；（3）最長的波長是多少？210-1-2210-1-210-1-1-1-1000111MM2g2M1g1M2g2-M1g1格羅春圖:g2=1,g1=1正常塞曼效應(yīng)，九種躍遷，三條譜線He原子1s3d1D21s2p1P1例題7：He原子1s3d1D21s2p1P1躍遷的光譜線波長為667.810nm，今將He原子放在B=2.5T的磁場中，從垂直磁場方向觀察，問：（1）譜線分裂為幾條？（2）畫出越遷的能級圖和對應(yīng)的Grotrain圖；（3）最長的波長是多少？討論Na雙線：，在外場中的分裂解：躍遷選擇定則：

(除外)(1)：1/2-1/2：1/2-1/2

0,+1,