原子物理學(xué)——堿金屬原子的光譜

1、4.1 堿金屬原子的光譜一、堿金屬原子的光譜各個(gè)堿金屬原子的光譜具有相似的結(jié)構(gòu)，光譜線也類似于氫原子光譜，可分成幾個(gè)線系，一般觀察到的有四個(gè)線系，分別稱為主線系、第一輔線系(或稱漫線系、第二輔線系(或稱銳線系)和柏格曼系(基線系)。ffi4.2ffi4.2鈉匕線系的吸收諦，從第五條1ft1ft蛀超(1)主線系(theprincipalserie：譜線最亮，波長的分布范圍最廣，第一呈紅色，其余均在紫外。(2)第一輔線系(漫線系 thediffuseseries：在可見部分，其譜線較寬，邊緣有些模糊而不清晰，故又稱漫線系。(3)第二輔線系(銳線系 thesharpseries：第一條在紅外，其余均

2、在可見區(qū)，其譜線較寬，邊緣清晰，故又稱銳線系銳線系和漫線系的系限相同，所以均稱為輔線系。(4)柏格曼系(基線系 thefundamentalseries：波長較長，在遠(yuǎn)紅外區(qū)，它的光譜項(xiàng)與氫的光譜項(xiàng)相差很小，又稱基線系二、線系公式一一一11H 原子光譜：T(m)T(n)R()mn漉數(shù) U 米3主線系第二輔線系柏格曼線系RT(m)系限。m與氫光譜類似，堿金屬原子的光譜線的波數(shù)也可以表示為n*、m*：有效量子數(shù)。3.光譜項(xiàng)電子狀態(tài)用量子數(shù)n、l、ml描述REnlhc2nx(ns,np,nd(nl)RTn,l2nx(ns,np,nd)(nl)當(dāng)n時(shí),里德伯研究發(fā)現(xiàn),二項(xiàng)之差：Tm*Tn*R(m*?n

3、*?n*m*堿金屬原子的里德伯公式當(dāng)n時(shí),Tm*系限。1.有效量子數(shù)H 原子： 主量子數(shù)堿金屬原子：n*2.量子數(shù)虧損n 是整數(shù)m*不是整數(shù)有效量子數(shù)n*、m*和整數(shù)之間有一個(gè)差值,l表不,lnn*量子數(shù)虧損l與n無關(guān)，與 l 有關(guān),大,0、1、2、3s,p,d,fTn*R7n*T(n)n*TTm*n*n*n*RLi1.09729105cm14.電子狀態(tài)符號對一定的 n,l=0、1、2共n個(gè)值。對一定的 l,ml=0、1、2,共 2l+1 個(gè)值。l=0、1、2、3、4s、p、d、f、柏格曼系：RR(3d)2(nf)23dnf表4J4J錘的光譜嗔值和有效子數(shù)數(shù)據(jù)來源電子惠Ft三2345 56 6

4、7 7A A第二輔線系轉(zhuǎn),f f= =n nT*n4343翎4.44.4l l黨9 936280.536280.52.5962.5968474J8474J3 3.的&5186,95186,94J994J993499.63499.65.5995.5992535.32535.36.5796.579OaJOaJ主線不PiJPiJ- -1 1T*285gL4285gL41253931253932.9562.9567017.07017.03.9543.9544472.84472.84,9544,9543 3094.4094.45.9555.95522158.22158.9 969S469S40.050.

5、05第一鏤續(xù)系rVrVT.nizm.5izm.52.9992.9996 6蝴.53.53.9999994389.24389.25000500030462239-430462239-46.0017,0006.0017,0000.0010.001柏格曼線系Tn6S55.56S55.54.0004.000431,2431,25.0045.0043(Bl3(Bl# #0OW0OWT2727419,4419,412186.412186.46K54.K6K54.K4387J4387J3046.63046.62238.32238.3表 4.1 列出了從鋰原子的各個(gè)線系算出的 T、n*以及，從表中可以看出:(

6、1)n*一般略小于 n,只有個(gè)別例外。(2)同一線系的差不多相同，即 l 相同的大概相同。不同線系的不同，且 l 愈大，愈小。(4)每個(gè)線系的系限波數(shù)恰好等于另一個(gè)線系的第二項(xiàng)的最大值?？偨Y(jié)以上所述，鋰原子的四個(gè)線系，可用下列公式表示：第一輔線系：JJ2pnd(2p)(nd)RRRRc222pns(2p)(ns)主線系:RR22(2s)(np)2snp第二輔線系:表4.24.2鈉的光謂國值和有效子數(shù)數(shù)據(jù)來源電子態(tài)JI=34 45 56 67 78 8A A第二輔線系a,Za,Z=0=0Tfi*41444.941444.9L6L6”15706,515706,5上643643B245.8B245.

7、8工64664650735507354*6514*6513 343%943%95,6525,65224JJ1.24JJ1.9 96.6496.6491 1犯主線系P P=1 1T.n2424& &9 9 7 72J172J171J181.9181.93.1333.1336408.96408.94.1384.1384152.94152.95 &6,1426U37.U3。，盹笫一輛統(tǒng)系djdj= =2 2Tn12274.4274.42S97,52S97,53.9S93.9S94411.64411.64.9S?4.9S?339.8339.85989

8、59892245.02245.0699J699J1720.1720.17.9B77.9B7O.OJO.OJ柏格曼線系Ta6858.66858.64.0004.000,-,- -4343 8,68,65.0015.0011 13039,73039,76.OOH6.OOH2231.02231.07.0127.0121 1708.2708.28.0158.0150.000.00邕T12121 1環(huán).4.4,6854.8,6854.84 43S7U3S7U3O43O4 ,6,62238.32238.31713,71713,7柏格曼系：-JJ3dnf(3d)(nf)主線系:一3snp第二輔線系:RR(3

9、p)*2(ns)2c3pns、鋰原子的能級圖 EhcT1 .堿金屬原子的能量與 n、l 兩個(gè)量子數(shù)有關(guān)，表示為EnJ。一個(gè) n,對應(yīng) n個(gè)能級。而且2 .鋰原子例：已知鉀原子基態(tài)為 4s,其共振線(主線系第一條譜線)波長為 766.5nm,主線系線系限為 285.8nm,試求：鉀原子的電離能。解：鉀原子主線系的波數(shù)公式:RR4snp22E EnsE EnpEndEnfEn基態(tài)：2s,(2Rhcs)2第一激發(fā)態(tài)：2p,E2PRhc(2P7電離電勢:E2se第一激發(fā)電勢：UI巨匚e(1)4s、4P 的量子數(shù)虧損s、p的值。圖4.34.3鋰原于能級圖0 01000010000200002000030000300004000040000厘米 Tft8765432(4s)(np)當(dāng)n時(shí)，4s3.499