第四章-堿金屬原子和電子自旋課件

1、第四章 堿金屬原子和電子自旋 4.1 堿金屬原子的光譜4.2 原子實(shí)的極化和軌道的貫穿4.3 堿金屬原子的精細(xì)結(jié)構(gòu)4.4 電子的自旋和軌道的相互作用4.5 單電子躍遷的選擇定則4.6 氫原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)與藍(lán)姆移動(dòng)14.1 堿金屬原子的光譜一、堿金屬原子的光譜 堿金屬原子的光譜具有相似的結(jié)構(gòu)，類似于氫原子光譜，可分成幾個(gè)線系,分別稱為主線系、第一輔線系(漫線系）、第二輔線系(銳線系)和柏格曼系(基線系)。 2主線系(the principal series)：譜線最亮，波長的分布范圍最廣，第一條呈紅色，其余均在紫外。 第一輔線系(漫線系the diffuse series)：在可見部分，其譜線

2、較寬，邊緣有些模糊而不清晰。 第二輔線系(銳線系the sharp series)：第一條在紅外，其余均在可見區(qū)，譜線較窄，邊緣清晰。 柏格曼系(基線系the fundamental series)：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。 銳線系和漫線系的系限相同，所以均稱為輔線系。3二、線系公式 H原子光譜：堿金屬原子光譜線的波數(shù)也可以表示為二項(xiàng)之差：系限：有效量子數(shù)系限:類H離子光譜：41有效量子數(shù) 3光譜項(xiàng)H原子和類H離子：主量子數(shù)n是整數(shù)堿金屬原子：n*, m*不是整數(shù) 有效量子數(shù)2量子數(shù)虧損n*，m*和整數(shù)之間的差值：l與n無關(guān)，與l 有關(guān)，l大，l小l = 0、1、

3、2、3 s 、 p 、 d 、f 54電子狀態(tài)符號(hào) 電子狀態(tài)用量子數(shù) n、l 、m描述對一定的n，l =0、1、2n-1，共n個(gè)值對一定的l，m =0、1、l ，共2l +1個(gè)值l =0、1、2、3、4 s、p、d、f、g67表4.1列出了從鋰原子各個(gè)線系算出的T ，n*，8主線系：銳線系：漫線系：基線系：(1) n*一般略小于n，只有個(gè)別例外。(2) 同一線系的l幾乎相同，即l相同的l大概相同(3) 不同線系的l不同，且l愈大，l愈小。n2n3n3n4np2sns2pnd2pnf3d9三、鋰原子的能級(jí)圖10鋰原子的基態(tài)2s：鋰原子第一激發(fā)態(tài)2p： 鋰原子電離電勢： 鋰原子第一激發(fā)電勢 ：堿金

4、屬原子的能量與n、l有關(guān)，表示為： 一個(gè)n，對應(yīng)n個(gè)能級(jí)。而且11表4.2列出了從鈉原子各個(gè)線系算出的T ，n*，12氫、鋰、鈉原子能級(jí)圖13例：已知鉀原子基態(tài)為4s，其共振線(主線系第1條譜線)波長為766.5nm，主線系線系限為285.8nm，試求：(1) 4s、4p的量子數(shù)虧損(s, p)的值。(2) 鉀原子的電離能。解：鉀原子主線系的波數(shù)公式：基態(tài)能量：電離能： 14鉀原子的共振線：第一激發(fā)態(tài)能量：電離電勢： 第一激發(fā)電勢：4p 4s154.2 原子實(shí)極化和軌道貫穿 Li：Z=3=212 + 1Na：Z=11=2(12+22) + 1K： Z=19=2(12+22+22) + 1Rb：

5、Z=37=2(12+22+32+22) + 1Cs：Z=55=2(12+22+32+32+22) + 1Fr：Z=87=2(12+22+32+42+32+22) + 1 一、價(jià)電子與原子實(shí) 特點(diǎn)：在一個(gè)完整的結(jié)構(gòu)之外有一個(gè)電子 價(jià)電子其余部分和核形成一個(gè)緊固的團(tuán)體 原子實(shí)價(jià)電子模型 原子實(shí)(帶+e電荷) + 價(jià)電子16堿金屬原子：帶1個(gè)正電荷的原子實(shí) + 1個(gè)價(jià)電子相同之處：只有一個(gè)電子起作用不同之處：原子實(shí) 原子核H原子：帶1個(gè)正電荷的原子核 + 1個(gè)電子原子實(shí)的極化 軌道的貫穿同氫原子的比較：基態(tài)不同Li、Na、K、Rb、Cs、Fr的基態(tài)依次為：2s、3s、4s、5s、6s、7s。能量不同17二、原子實(shí)極化 價(jià)電子作用 原子實(shí)極化電偶極子能量降低l 大， 軌道圓，極化弱，能量Enl 大l小，軌道扁，極化強(qiáng)，能量Enl 小n=l+118三、軌道貫穿當(dāng)很l小時(shí)，價(jià)電子的軌道極扁，價(jià)電子可能穿過原子實(shí) 軌道貫穿。原子實(shí)外 Z*=1 貫穿 Z* 1 平均：Z*