堿金屬原子與電子自旋課件

第四章堿金屬原子與電子自旋

鋰、鈉、鉀、銣、銫、鈁

3、11、19、37、55、87

都是1價(jià)，易電離

第四章堿金屬原子與電子自旋鋰、鈉、鉀、銣、銫、鈁3、1§4.1堿金屬原子的光譜

一、光譜特征

主線系第一輔線系（曼線系）第二輔線系（銳線系）伯格曼線系（基線系）

一般觀察到的有四個(gè)線系

§4.1堿金屬原子的光譜一、光譜特征主線系一般觀察到的2二、光譜公式

氫原子：開始研究出堿金屬原子的光譜公式：二、光譜公式氫原子：開始研究出堿金屬原子的光譜公式：3三、光譜公式的進(jìn)一步具體化

三、光譜公式的進(jìn)一步具體化4第二輔線系、主線系、第一輔線系、伯格曼線系的

第二輔線系、主線系、第一輔線系、伯格曼線系的52、關(guān)于光譜研究的又一發(fā)現(xiàn)

2、關(guān)于光譜研究的又一發(fā)現(xiàn)6堿金屬原子與電子自旋課件7四、根據(jù)表4.1中的數(shù)據(jù)畫出鋰原子的能級圖

四、根據(jù)表4.1中的數(shù)據(jù)畫出鋰原子的能級圖8(主)(第一)(第二)(伯格曼)(主)(第一)(第二)(伯格曼)9(主)(第一)(第二)(伯格曼)(主)(第一)(第二)(伯格曼)10再介紹一個(gè)概念—共振線。由第一激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷時(shí)產(chǎn)生的譜線叫做共振線。

sspdf主線系

第一輔線系

第二輔線系

伯格曼線系

再介紹一個(gè)概念—共振線。sspdf主線系第一輔線系第二輔11§4.2原子實(shí)的極化和軌道貫穿

鋰、鈉、鉀、銣、銫、鈁

3、11、19、37、55、87

都是1價(jià)，易電離

§4.2原子實(shí)的極化和軌道貫穿鋰、鈉、鉀、銣、銫、鈁312原子實(shí)之外的電子叫做價(jià)電子

價(jià)電子特別重要，它決定著原子的性質(zhì)和光譜

說明原子實(shí)之外的電子叫做價(jià)電子價(jià)電子特別重要，它決定著原子的性13堿金屬原子的能級為什么會出現(xiàn)與氫原子不同的情況?一、原子實(shí)的極化

堿金屬原子的能級為什么會出現(xiàn)與氫原子不同的情況?一、原子實(shí)的14由于原子實(shí)的極化，使價(jià)電子的受到的作用力發(fā)生了變化，從而引起能量降低

由于原子實(shí)的極化，使價(jià)電子的受到的作用力發(fā)生了變15二、軌道貫穿

軌道貫穿就是電子在偏心率較大的軌道上運(yùn)動時(shí)，接近原子實(shí)的那部分軌道會穿入原子實(shí)。

軌道貫穿產(chǎn)生的效果是使能量降低。

二、軌道貫穿軌道貫穿就是電子在偏心率較大的軌16堿金屬原子與電子自旋課件17堿金屬原子與電子自旋課件18堿金屬原子與電子自旋課件19§4.3堿金屬原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)

一、什么是光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)

§4.3堿金屬原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)一、什么是光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)20堿金屬原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)的詳細(xì)情況

(這個(gè)線系的譜線雖然有三個(gè)成分，但線系限只有兩個(gè))

堿金屬原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)的詳細(xì)情況(這個(gè)線系的譜線雖然有三21二、由光譜精細(xì)結(jié)構(gòu)推出的結(jié)論

我們先看第二輔線系，

設(shè)想這個(gè)最低的p能級是雙層的，而s能級都是單層的

s能級

最低的p能級

3s

2p

2p

4s

2p

5s

例如Li原子

二、由光譜精細(xì)結(jié)構(gòu)推出的結(jié)論我們先看第二輔線系，設(shè)想這個(gè)22我們再看主線系

p能級

最低的s能級

2s2p2s3p2s4p例如Li原子

我們再看主線系p能級最低的s能級2s2p2s3p2s423再看第一輔線系的三線結(jié)構(gòu)

d能級

最低的p能級再看第一輔線系的三線結(jié)構(gòu)d能級最低的p能級24再看第一輔線系的三線結(jié)構(gòu)

d能級

最低的p能級3d2p4d2p5d2p例如Li原子

再看第一輔線系的三線結(jié)構(gòu)d能級最低的p能級3d2p4d225堿金屬原子與電子自旋課件26§4.4電子自旋同軌道角動量的相互作用一、電子自旋與能級的分裂1、電子自旋地提出§4.4電子自旋同軌道角動量的相互作用一、電子自旋與能級的27下面我們討論自旋的取向問題和它對能級的影響2、自旋取向的個(gè)數(shù)和自旋角動量的得出下面我們討論自旋的取向問題和它對能級的影響2、自旋取向的個(gè)數(shù)28堿金屬原子與電子自旋課件293、自旋角動量的取向3、自旋角動量的取向30堿金屬原子與電子自旋課件31堿金屬原子與電子自旋課件32

33

34堿金屬原子與電子自旋課件35堿金屬原子與電子自旋課件36二、電子自旋同軌道運(yùn)動相互作用能量的計(jì)算

由電磁學(xué)知

二、電子自旋同軌道運(yùn)動相互作用能量的計(jì)算由電磁學(xué)知37堿金屬原子與電子自旋課件38堿金屬原子與電子自旋課件39堿金屬原子與電子自旋課件40堿金屬原子與電子自旋課件41雙層能級的能量間隔

雙層能級的光譜項(xiàng)間隔

由此雙層能級的原因產(chǎn)生的譜線的波數(shù)差雙層能級的能量間隔雙層能級的光譜項(xiàng)間隔由此雙層能級42s能級為什么又是單層的呢？

s能級為什么又是單層的呢？43三、堿金屬原子態(tài)的表示符號三、堿金屬原子態(tài)的表示符號44主量子數(shù)

總角動量量子數(shù)

能級層數(shù)

的狀態(tài)的狀態(tài)符號

主量子數(shù)總角動量量子數(shù)能級層數(shù)的狀態(tài)的狀態(tài)符號45鋰原子是否存在狀態(tài)

有時(shí)不指明主量子數(shù)的狀態(tài)的符號的狀態(tài)的狀態(tài)符號

鋰原子是否存在狀態(tài)有時(shí)不指明主量子數(shù)的狀態(tài)的符號的狀態(tài)的狀46§4.5單電子輻射躍遷的選擇定則只能在滿足一定條件

的兩個(gè)能級間才能躍遷

,稱之為單電子輻射躍遷的選擇定則。

堿金屬原子光譜產(chǎn)生時(shí)原子態(tài)的變化情況，用原子態(tài)符號表示如下：

堿金屬原子光譜產(chǎn)生時(shí)原子態(tài)的變化情況，用能級圖表示如下：

主線系§4.5單電子輻射躍遷的選擇定則只能在滿足一定條件的兩個(gè)能47第二輔線系

第一輔線系伯格曼線系第二輔線系第一輔線系伯格曼線系48§4.6氫原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)

1、氫原子光譜的有沒有精細(xì)結(jié)構(gòu)？2、可能有。研究氫原子光譜時(shí)為什么沒講？3、氫原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)是怎樣的？§4.6氫原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)1、氫原子光譜的有沒有精細(xì)結(jié)構(gòu)49首先是玻爾理論的研究結(jié)果，這是主要部分

其次是索末菲理論的研究結(jié)果，是相對論效應(yīng)部分，是次要的…………（1）

按量子力學(xué)推得應(yīng)是…（2）

第三是自旋與軌道相互作用部分

…………（3）

首先是玻爾理論的研究結(jié)果，這是主要部分其次是索末菲理論的研50研究出的總的精細(xì)結(jié)果是

研究出的總的精細(xì)結(jié)果是51在n一定時(shí)

例如

12

在n一定時(shí)例如1252答：對于氫原子來說，這樣的能級是簡并的對于堿金屬原子來說，這樣的能級是非簡并的氫原子鋰原子答：對于氫原子來說，這樣的能級是簡并的對于堿金屬原子來說，這532、氫原子的精細(xì)結(jié)構(gòu)為什么不易被發(fā)現(xiàn)。

2、氫原子的精細(xì)結(jié)構(gòu)為什么不易被發(fā)現(xiàn)。54第四章學(xué)習(xí)要求第四章學(xué)習(xí)要求55堿金屬原子與電子自旋課件56第四章學(xué)習(xí)要求4、產(chǎn)生精細(xì)結(jié)構(gòu)的根本原因是什么？

5、從兩方面說明堿金屬原子的S能級為什么是單層的？

第四章學(xué)習(xí)要求4、產(chǎn)生精細(xì)結(jié)構(gòu)的根本原因是什么？5、從兩方576、了解自旋與軌道相互作用能的公式推導(dǎo)，記住能級的精細(xì)結(jié)構(gòu)的間距公式。

自旋與軌道相互作用能雙層能級的能量間隔

6、了解自旋與軌道相互作用能的公式推導(dǎo)，記住能級的自587、知道電子態(tài)的表示符號及意義，知道原子態(tài)的表示符號及各位置的字母或數(shù)字的意義。7、知道電子態(tài)的表示符號及意義，知道原子態(tài)的表示符號59主量子數(shù)

總角動量量子數(shù)

能級層數(shù)

主量子數(shù)總角動量量子數(shù)能級層數(shù)608、知道考慮精細(xì)結(jié)構(gòu)后，原子的能級公式7、知道電子態(tài)的表示符號及意義，知道原子態(tài)的表示符號及各位置的字母或數(shù)字的意義。9、掌握單電子輻射躍遷的選擇定則，會用原子態(tài)符號和能級圖兩種方法表示各線系形成時(shí)原子的狀態(tài)變化情況

8、知道考慮精細(xì)結(jié)構(gòu)后，原子的能級公式7、知道電子態(tài)61習(xí)題課1.單個(gè)f

電子總角動量量子數(shù)的可能值為：（）C.

j=

7/2

,

±

5/2;

D.

j=

5/2

,7/2

A.

j

=3,2,1,0；

B

.j=±3

2.單個(gè)d

電子的總角動量在z軸投影的可能值為：（）

A.2

，3

；

B.3

，4

；

C.3/2

，-5/2

；

D.

3/2，

5/2

習(xí)題課1.單個(gè)f

電子總角動量量子數(shù)的可能值為：（62堿金屬原子與電子自旋課件63習(xí)題課1.單個(gè)f

電子總角動量量子數(shù)的可能值為：（）C.

j=

7/2

,

±

5/2;

D.

j=

5/2

,7/2

A.

j

=3,2,1,0；

B

.j=±3

2.單個(gè)d

電子的總角動量在z軸投影的可能值為：（）

A.2

，3

；

B.3

，4

；

C.3/2

，-5/2

；

D.

3/2，

5/2

習(xí)題課1.單個(gè)f

電