碱金属原子光谱;电子自旋教学提纲.ppt

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1、碱金属原子光谱;电子自旋二、线系公式二、线系公式H H原子光谱：原子光谱：当当 时，时，系限系限1 1有效量子数有效量子数H H 原子：主量子数原子：主量子数n n 是整数是整数碱金属原子：碱金属原子：不是整数不是整数有效量子数有效量子数2 2量子数亏损量子数亏损3 3光谱项光谱项锂原子的四个线系，可用下列公式表示：锂原子的四个线系，可用下列公式表示：主线系：第一辅线系：第二辅线系：柏格曼系：4.2 原子实的极化和轨道贯穿原子实的极化和轨道贯穿一、原子实模型一、原子实模型二、二、原子实极化、原子实极化、轨道贯穿轨道贯穿三、量子力学定量处理三、量子力学定量处理一、原子实模型一、原子实模型 内层电

2、子内层电子 与原子核结合的较紧密，而价电子与原子核结合的较紧密，而价电子与核结合的很松，可以把内层电子和原子核看与核结合的很松，可以把内层电子和原子核看作一个整体称为原子实。价电子绕原子实运动，作一个整体称为原子实。价电子绕原子实运动，原子的化学性质及光谱都决定于这个价电子。原子的化学性质及光谱都决定于这个价电子。锂原子的价电子的轨道：锂原子的价电子的轨道：n n*2 2钠原子钠原子的价电子的轨道：的价电子的轨道：n n*3 3原子实的有效电荷数原子实的有效电荷数 ：Z*=Z-Z*=Z-（Z-1Z-1）=1=1 相当于价电子在相当于价电子在n n 很大的轨道上运动，很大的轨道上运动，价电子与原

3、子实间的作用很弱，原子实电价电子与原子实间的作用很弱，原子实电荷对称分布，正负电荷中心重合在一起。荷对称分布，正负电荷中心重合在一起。有效电荷为有效电荷为+e+e，价电子好象处在一个单位，价电子好象处在一个单位正电荷的库仑场中运动，与氢原子模型完正电荷的库仑场中运动，与氢原子模型完全相似，所以光谱和能级与氢原子相同。全相似，所以光谱和能级与氢原子相同。价电子远离原子实运动价电子远离原子实运动-e价电子远离原子实价电子远离原子实1.1.原子实极化（形成电偶极子），使电子又受到电原子实极化（形成电偶极子），使电子又受到电偶极子的电场的作用，能量降低，同一偶极子的电场的作用，能量降低，同一n n值，

4、值，越小，越小，极化越强。极化越强。2.2.轨道贯穿（电子云的弥散），对于那些偏心率很轨道贯穿（电子云的弥散），对于那些偏心率很大的轨道，大的轨道，接近原子实的那部分还可能穿入原子接近原子实的那部分还可能穿入原子实发生轨道贯穿，这时实发生轨道贯穿，这时Z*1,Z*1,从而使能量降低。从而使能量降低。3.3.光谱项为：光谱项为：二、二、原子实极化、原子实极化、轨道贯穿轨道贯穿改写后：改写后：改写后：改写后：所以所以所以所以 n*nn*na 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三、量子力学定量处理三、量子力学定量处理远离原子实运动远离原子实运动靠近原子实运动

5、靠近原子实运动能量和光谱项能量和光谱项与氢原子的差别与氢原子的差别（1 1）能量由（）能量由（n,n,）两个量子数决定，主量子数）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。各能级均低相同，角量子数不同的能级不相同。各能级均低于氢原子相应能级。于氢原子相应能级。（2 2）对同一）对同一n n值，不同值，不同 值的能级，值的能级，值较大的能级值较大的能级与氢原子的差别较小；对同一与氢原子的差别较小；对同一 值，不同值，不同n n值的能级，值的能级，n n值较大的能级与氢原子的差别较小。值较大的能级与氢原子的差别较小。（3 3）n n很大时，能级与氢的很接近，少数光谱线很大时，能级与氢

6、的很接近，少数光谱线的波数几乎与氢的相同。的波数几乎与氢的相同。一、一、电子自旋角动量和自旋磁矩电子自旋角动量和自旋磁矩 每个电子都具有自旋的特性，由于自旋而具有自每个电子都具有自旋的特性，由于自旋而具有自旋角动量旋角动量 和自旋磁矩和自旋磁矩 ，它们是电子本质所它们是电子本质所固有的，又称固有矩和固有磁矩。固有的，又称固有矩和固有磁矩。自旋角动量：自旋角动量：外场方向投影：外场方向投影：共2个，自旋磁矩：自旋磁矩：，()4.3 4.3 碱金属原子的精细结构碱金属原子的精细结构 外场方向投影：外场方向投影：共两个共两个偶偶数数,与实验结果相符。与实验结果相符。1928年，年，Dirac从量子从

7、量子力学的基本方程出发，力学的基本方程出发，很自然地导出了电子很自然地导出了电子自旋的性质，为这个自旋的性质，为这个假设提供了理论依据。假设提供了理论依据。原子的磁矩原子的磁矩=电子轨道运动的磁矩电子轨道运动的磁矩+电子自旋运动磁矩电子自旋运动磁矩+核磁矩。核磁矩。个值个值电子的运动电子的运动=轨道运动轨道运动+自旋运动自旋运动 二、电子的总角动量二、电子的总角动量 轨道角动量：轨道角动量：自旋角动量：自旋角动量：总角动量：总角动量：，当当 时，共时，共 个值个值 当当 时，共时，共 时，例如：当由于 当 时，一个值。当时，两个值。和不是平行或反平行，而是有一定的夹角 时当 时 ，称 和 “平

8、行”当 ，称 和 “反平行”slj+=三、自旋三、自旋轨道相互作用能轨道相互作用能 电子由于自旋运动而具有自旋磁矩：具有磁矩的物体在外磁场中具有磁能：电子由于轨道运动而具有磁场：考虑相对论效应后，再乘以因子 做修正 是一个变量，用平均值代替：其中：代入整理得：原子的总能量：时，时，当三、碱金属原子能级的分裂三、碱金属原子能级的分裂 ，能级分裂为双层当双层能级的间隔：讨论：讨论：1能级由 三个量子数决定，当 时，能级不分裂；当 时，能级分裂为双层。2能级分裂的间隔由 决定当 一定时，大，小，即当 一定时，大，小，即 值较大的能级较高。3双层能级中，4碱金属原子态符号：如 5单电子辐射跃迁的选择定则四、对碱金属光谱精细结构的解释四、对碱金属光谱精细结构的解释1 1主线系：主线系：2 2第二辅线系：第二辅线系：3 3第一辅线系：第一辅线系：4 4基线系：基线系：此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢