堿金屬原子的光譜(PPT-YBY)

1、第第04章章 原子的精細(xì)結(jié)構(gòu)：電子的自旋原子的精細(xì)結(jié)構(gòu)：電子的自旋4.1 堿金屬原子的光譜堿金屬原子的光譜一、堿金屬原子光譜的特征一、堿金屬原子光譜的特征里德伯公式 2211HRnn第一項是固定項，是躍遷末態(tài)第二項是動項，是躍遷初態(tài) 系限系限 圖1.1堿金屬原子的結(jié)構(gòu)1、氫原子結(jié)構(gòu)及能級、氫原子結(jié)構(gòu)及能級24222220(4) 2nmz ehcz REnn 2、堿金屬原子的結(jié)構(gòu)、光譜及能級、堿金屬原子的結(jié)構(gòu)、光譜及能級能級只于量子數(shù)n有關(guān) （1）堿金屬原子的結(jié)構(gòu)：）堿金屬原子的結(jié)構(gòu)： 原子實和一個價電子構(gòu)成，見圖1.1 （2）堿金屬原子光譜及能級：）堿金屬原子光譜及能級： 由氫原子光譜和堿金屬

2、光譜的比較可以發(fā)現(xiàn)，相對于氫原子的一條譜線在堿金屬中會出現(xiàn)幾條.例如相對于例如相對于 (|3|2 )Hnn 的譜線可發(fā)現(xiàn)明顯分裂為三條。 由原子的發(fā)光機(jī)理可推知，堿金屬光譜線的分裂是由能級分裂造成的，即 堿金屬原子能級和氫原子能級相比，同一n的不同l值的能級明顯不同。（4）能級分裂的原因：）能級分裂的原因：圖1.2 原字實的極化原子實的極化和軌道貫穿原子實的極化和軌道貫穿（a）原子實的極化：）原子實的極化： rnblannnl值越小極化越強(qiáng)，能量愈底（b）軌道的貫穿：）軌道的貫穿： *1Z 原子實的極化 *1Z 當(dāng)電子處在穿入原子實那部分軌道時 24222220(4) 2nmz ehcz RE

3、nn 能量降低較大 3、氫原子和堿金屬原子能級及光譜的比較圖（圖、氫原子和堿金屬原子能級及光譜的比較圖（圖1.3 ）躍遷選擇定則： 1l 注：由于l的差別就是角動量的差別，由于光子的角動量是1，要在躍遷時放出一個光子，角動量只能差1。這也是角動量守恒的要求。圖1.3 氫原子和堿金屬原子(鋰)能級及躍遷示意圖圖1.3 氫原子和堿金屬原子(鋰、鈉)能級及躍遷示意圖（2）銳線系,又稱第二輔線系： 2nsp二、光譜的特征二、光譜的特征1、堿金屬原子光譜的四組譜線分類：（以鋰、堿金屬原子光譜的四組譜線分類：（以鋰Li原子為例）原子為例） （1）主線系2nps系限：(229.97nm） 紫外到可見紫外到可

4、見 第一條紅外，其余可見第一條紅外，其余可見 系限：(349.9nm）（3）漫線系,又稱第一輔線系 2ndp系限：(350nm).可見可見 （4）基線系,又稱伯格曼線系。 3nfd紅外紅外 系限：(819nm).特點：特點： 每一個線系的線系限（固定項）數(shù)恰好是另一個線系的第二譜項值（動項）中最大的。 譜線的強(qiáng)度、間距與波長變化的關(guān)系： I 2、光譜項的表達(dá)式、光譜項的表達(dá)式 （1） *limnnvvT固(2221AAnRRvTTvnnn（固）動）說明：說明：以上給出的光譜線系圖，是發(fā)射光譜。若觀察吸收光譜則只能觀察到與主線系相對應(yīng)的吸收光譜。這是因為，只有主線系與原子的基態(tài)相聯(lián)系，而產(chǎn)生吸收

5、光譜的物質(zhì)一般都處于基態(tài)。（2） 里德伯堿金屬原子光譜的公式 （3） AAnRRnnTv nn（4） 實驗規(guī)律實驗規(guī)律*,n n稱為有效量子數(shù)，其計算公式為： -為正數(shù)，又叫量子虧損 22(2 )(2 )(2)()npsspnpsRRnnv主線系（5） （7） （8） 22(2 )(2 )(2)()nsppsnspRRnn二輔 銳22(2 )(2 )(2)()ndppdndpRRnn一輔 漫22(3 )(3 )(3)()nFddfnFdRRnn基線 柏格曼 由此就可將鋰原子的四個光譜線系的數(shù)值關(guān)系總結(jié)為下列四個公式：（6） 故堿金屬原子的光譜項可以表達(dá)為：22()RRTnn（9） 二、堿金屬原

6、子光譜的解釋：二、堿金屬原子光譜的解釋： 它與氫原子光譜項的差別在于有效量子數(shù)不是整數(shù)，而是主量子數(shù)減去一個數(shù)值 采用玻爾理論中的光譜項公式，但用Z*代替Z *222222*21()()()()AAAAAAnnnZz RRRRRRTnnnnn （10） 其中利用了公式： 2111( 1)1nnxxxx 這說明：(a) 有效量子數(shù) n比主量子數(shù)n 小。*( / *)nn zn三、堿金屬原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)：三、堿金屬原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)：1、精細(xì)結(jié)構(gòu)及特征、精細(xì)結(jié)構(gòu)及特征:（1）主線系和銳線系（第二輔線系）分裂為兩條線。主線系： :( )nppp銳線系（第二輔線系： :( )nsss (b) 堿金屬

7、能級比氫原子相應(yīng)能級低。 22*AAnnz RREhcThchcnn 堿(c) 貫穿軌道只能發(fā)生在偏心率大的軌道，所以l越小貫穿越強(qiáng)，量子虧損越大。（2）第一輔線系(漫)和柏格曼線系（基）分裂為三條。13sd :( )01212nddd2定性分析：定性分析：一條譜線分裂為兩條，這表明躍遷的初態(tài)和末態(tài)所相應(yīng)的兩條能級中至少有一條分裂成兩條；一條譜線分裂為三條，這表明躍遷的初態(tài)和末態(tài)所相應(yīng)的兩條能級都分裂成兩條。如果末態(tài)分裂了，那么各譜線的分裂間距一定不隨譜線的改變而改變.3、結(jié)論 （1）堿金屬原子的能級S是單層的，其余所有 , ,p d 等能級都是雙層的。 如果初態(tài)分裂了，那么，由于不同的初態(tài)可能產(chǎn)生不同的分裂，從而使譜線的分裂隨譜線的不同而不同。具體是： (a) 第二輔線系（銳） 2nsp（b）主線系 2nps（c）第一輔線系（漫） 2ndp（d）基線系,又稱伯格曼線系3nfd（2）雙層能及間隔隨量子數(shù)