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原子物理原子物理第四章第四章 碱金属原子和电碱金属原子和电子自旋子自旋n4.1 碱金属原子的光谱碱金属原子的光谱n4.2 原子实的极化和轨道的贯穿原子实的极化和轨道的贯穿n4.3 碱金属原子光谱的精细结构碱金属原子光谱的精细结构n4.4 电子自旋同轨道运动的相互作用电子自旋同轨道运动的相互作用n4.5 单电子辐射跃迁的选择定则单电子辐射跃迁的选择定则n4.6 氢原子光谱的精细结构与蓝姆移动氢原子光谱的精细结构与蓝姆移动4.1 碱金属原子的光谱碱金属原子的光谱一、碱金属原子的光谱一、碱金属原子的光谱各个碱金属原子的光谱具有相似的结构，光谱线也类各个碱金属原子的光谱具有相似的结构，光谱线也类似于氢原子光谱，可分成几个线系，一般观察到的有似于氢原子光谱，可分成几个线系，一般观察到的有四个线系，分别称为主线系、第一辅线系四个线系，分别称为主线系、第一辅线系(或称漫线系、或称漫线系、第二辅线系第二辅线系(或称锐线系或称锐线系)和柏格曼系和柏格曼系(基线系基线系)。锂：s=0.4 p=0.05 d=0.001 f=0.000钠：s=1.35 p=0.86 d=0.001 f=0.000二、碱金属原子的光谱项碱金属原子的光谱项三、能量和能级三、能量和能级010000200003000040000厘米-126707主线系1869761038126一辅系二辅系柏格曼系2233334444555545 s=0 p=1 d=2 f=3H67锂原子能级图 （3 3）n n很大时，能级与氢的很接近，少数光很大时，能级与氢的很接近，少数光谱线的波数几乎与氢的相同；当谱线的波数几乎与氢的相同；当n n很小时，谱很小时，谱线与氢的差别较大。线与氢的差别较大。（1 1）能量由（能量由（n,n,）两个量子数决定，主）两个量子数决定，主量子数相同，角量子数不同的能级不相同。量子数相同，角量子数不同的能级不相同。（2 2）n n相同时能级的间隔随角量子数相同时能级的间隔随角量子数 的增大的增大而减小，而减小，相同时，能级的间隔随主量子数随相同时，能级的间隔随主量子数随n n的增大而减小。的增大而减小。特点：特点：主线系主线系 第一辅线系第一辅线系 第二辅线系第二辅线系 柏格曼系柏格曼系 对钠原子光谱，也有同样形式的四个线系公式：对钠原子光谱，也有同样形式的四个线系公式：主线系：主线系：第一辅线系：第一辅线系：第二辅线系：第二辅线系：柏格曼系：柏格曼系：4.2 原子实极化和轨道贯穿原子实极化和轨道贯穿 价电子与原子实价电子与原子实LiLi：Z=3=2Z=3=2 1 12 2+1+1NaNa：Z=11=2Z=11=2(1(12 2+2+22 2)+1+1K K：Z=19=2Z=19=2(1(12 2+2+22 2+2+22 2)+1+1RbRb：Z=37=2Z=37=2(1(12 2+2+22 2+3+32 2+2+22 2)+1+1CsCs：Z=55=2Z=55=2(1(12 2+2+22 2+3+32 2+3+32 2+2+22 2)+1+1FrFr：Z=87=2Z=87=2(1(12 2+2+22 2+3+32 2+4+42 2+3+32 2+2+22 2)+1+1共同之处：共同之处：最外层只有一个电子最外层只有一个电子价电子价电子其余部分和核形成一个紧固的团体其余部分和核形成一个紧固的团体原子实原子实碱金属原子：带一个正电荷的原子实碱金属原子：带一个正电荷的原子实+一个价电子一个价电子H H原子：原子：带一个正电荷的带一个正电荷的原子核原子核+一个电子一个电子首先是基态不同首先是基态不同-LiLi、NaNa、K K、RbRb、CsCs、FrFr的基态依次为：的基态依次为：2s2s、3s3s、4s4s、5s5s、6s6s、7s7s。其次是能量不同其次是能量不同薛定谔方程对氢原子的解：薛定谔方程对氢原子的解：碱金属光谱项：碱金属光谱项：N N相同：相同：l值较小，偏心率较大，能量的修正大；值较小，偏心率较大，能量的修正大；l值较大，圆形轨道，极化效应弱，能量的修正小。值较大，圆形轨道，极化效应弱，能量的修正小。原子实极化原子实极化-e价电子靠近原子实，价电子靠近原子实，使原子实极化使原子实极化N N相同：相同：l值越小，偏心率越大，能量的修越大；值越小，偏心率越大，能量的修越大；l值越大，圆形轨道，极化效应弱，能量的修正越小。值越大，圆形轨道，极化效应弱，能量的修正越小。a非贯穿轨道非贯穿轨道 b贯穿轨道贯穿轨道 价电子的轨道运动价电子的轨道运动4.3 碱金属原子光谱的精细结构碱金属原子光谱的精细结构010000200003000040000厘米-126707主线系1869761038126一辅系二辅系柏格曼系2233334444555545 s=0 p=1 d=2 f=3H67锂原子能级图 如何解释碱金属原子的精细结构？LiLi：Z=3=2Z=3=2 1 12 2+1+1NaNa：Z=11=2Z=11=2(1(12 2+2+22 2)+1+1K K：Z=19=2Z=19=2(1(12 2+2+22 2+2+22 2)+1+1RbRb：Z=37=2Z=37=2(1(12 2+2+22 2+3+32 2+2+22 2)+1+1CsCs：Z=55=2Z=55=2(1(12 2+2+22 2+3+32 2+3+32 2+2+22 2)+1+1FrFr：Z=87=2Z=87=2(1(12 2+2+22 2+3+32 2+4+42 2+3+32 2+2+22 2)+1+1：玻玻尔尔磁子磁子