原子核的自旋

關(guān)于原子核的自旋§1.2原子核的自旋（角動量）1.原子核外電子的狀態(tài)量子數(shù)主量子數(shù)能量量子化角動量量子數(shù)角動量量子化磁量子數(shù)空間量子化自旋量子數(shù)自旋運動量子化第2頁,共14頁，2024年2月25日，星期天2.原子核的自旋（角動量）由各個核子的軌道角動量和自旋共同確定，核自旋是核內(nèi)所有核子的軌道角動量和自旋的矢量和。一般有兩種耦合方式：第3頁,共14頁，2024年2月25日，星期天I

為原子核的自旋量子數(shù)，它為整數(shù)或半整數(shù)。原子核的自旋（角動量）

自旋在z

軸的投影為：磁量子數(shù)，2I＋1個實驗得到的兩條規(guī)律：

1)、偶A

核的自旋為整數(shù)；2)、奇A

核的自旋為半整數(shù)；其中偶偶核基態(tài)自旋為0；第4頁,共14頁，2024年2月25日，星期天

所以研究原子光譜的超精細結(jié)構(gòu)是研究原子核性質(zhì)的重要工具。

3.原子光譜的超精細結(jié)構(gòu)核的自旋與電子的總角動量的相互作用而形成。研究原子光譜的初級階段，只把原子核看成有一定質(zhì)量的點電荷Ze，得到原子光譜的粗結(jié)構(gòu)考慮了電子的自旋作用后，得到原子光譜的精細結(jié)構(gòu)；考慮到原子核的自旋、磁矩的貢獻時，得到原子光譜的超精細結(jié)構(gòu)。第5頁,共14頁，2024年2月25日，星期天例：早期發(fā)現(xiàn)的鈉D線(波長

D=589.3nm)是從3P到3S的躍遷時發(fā)出的譜線。(D光就是鈉黃光)后發(fā)現(xiàn)，鈉D線由兩條譜線構(gòu)成(

1=589.6nm，

2=589.0nm)，波長相差0.6nm。得到原子光譜的粗結(jié)構(gòu)得到原子光譜的精細結(jié)構(gòu)；粗結(jié)構(gòu)精細結(jié)構(gòu)第6頁,共14頁，2024年2月25日，星期天第7頁,共14頁，2024年2月25日，星期天這種分裂約為D1、D2線之間距離0.6nm的1/300。后來發(fā)現(xiàn)：D1線由兩條線組成，相距0.0023nm；

D2線由兩條線組成，相距0.0021nm。得到原子光譜的超精細結(jié)構(gòu)。粗結(jié)構(gòu)精細結(jié)構(gòu)超精細結(jié)構(gòu)可以利用超精細結(jié)構(gòu)測量核自旋。第8頁,共14頁，2024年2月25日，星期天第9頁,共14頁，2024年2月25日，星期天*討論內(nèi)容：4.原子核自旋的測量所以，只要測出能級數(shù)目，可求I值；如果能級不能分裂，則I=0。（適用條件：當核自旋小時）第10頁,共14頁，2024年2月25日，星期天超精細相互作用能量分裂表達式常數(shù)A是能級分裂大小的量度.第11頁,共14頁，2024年2月25日，星期天適用條件：當能級分裂不止兩個。舉例：見書P11.第12頁,共14頁，2024年2月25日，星期天3)利用超精細結(jié)構(gòu)譜線的相對強度設(shè)R1和R2分別是譜線結(jié)論：以上三種方法是通過測量原子光譜來定核的自旋，當然還有其他方法。對一個F值，有2F+1個MF值，它們具有相同的能量分裂，超精細結(jié)構(gòu)光譜線的相對強度滿足相加規(guī)則，即，不同F(xiàn)值的光強之比由統(tǒng)計權(quán)重（MF的個數(shù)）決定，也就是由2F+1之比決定。舉例：見書P1