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1、第四章 碱金属原子与电子自旋,锂、钠、钾、铷、铯、钫,3、11、19、37、55、87,都是1价，易电离,4.1 碱金属原子的光谱,一、光谱特征,主线系第一辅线系（曼线系）第二辅线系（锐线系）伯格曼线系（基线系）,一般观察到的有四个线系,二、光谱公式,氢原子：,开始研究出碱金属原子的光谱公式：,三、光谱公式的进一步具体化,第二辅线系、主线系、第一辅线系、伯格曼线系的,2、关于光谱研究的又一发现,四、根据表4.1中的数据画出锂原子的能级图,(主),(第一),(第二),(伯格曼),(主),(第一),(第二),(伯格曼),再介绍一个概念共振线。由第一激发态向基态跃迁时产生的谱线叫做共振线。,s,主线
2、系,第一辅线系,第二辅线系,伯格曼线系,4.2 原子实的极化和轨道贯穿,锂、钠、钾、铷、铯、钫,3、11、19、37、55、87,都是1价，易电离,原子实之外的电子叫做价电子,价电子特别重要，它决定着原子的性质和光谱,说明,碱金属原子的能级为什么会出现与氢原子不同的情况?,一、原子实的极化,由于原子实的极化，使价电子的受到的作用力发生了变化，从而引起能量降低,二、轨道贯穿,轨道贯穿就是电子在偏心率较大的轨道上运动时，接近原 子实的那部分轨道会穿入原子实。,轨道贯穿产生的效果是使能量降低。,4.3碱金属原子光谱的精细结构,一、什么是光谱的精细结构,碱金属原子光谱的精细结构的详细情况,(这个线系的
3、谱线虽然有三个成分，但线系限只有两个),二、由光谱精细结构推出的结论,我们先看第二辅线系，,设想这个最低的p能级是双层的，而s能级都是单层的,我们再看主线系,再看第一辅线系的三线结构,再看第一辅线系的三线结构,4.4 电子自旋同轨道角动量的相互作用,一、电子自旋与能级的分裂,1、电子自旋地提出,下面我们讨论自旋的取向问题和它对能级的影响,2、自旋取向的个数和自旋角动量的得出,3、自旋角动量的取向,二、电子自旋同轨道运动相互作用能量的计算,由电磁学知,双层能级的能量间隔,双层能级的光谱项间隔,由此双层能级的原因产生的谱线的波数差,s能级为什么又是单层的呢？,三、碱金属原子态的表示符号,的状态的状
4、态符号,锂原子是否存在状态,有时不指明主量子数的状态的符号,的状态的状态符号,4.5单电子辐射跃迁的选择定则,只能在满足一定条件,的两个能级间才能跃迁,称之为单电子辐射跃迁的选择定则。,碱金属原子光谱产生时原子态的变化情况，用原子态符号表示如下：,碱金属原子光谱产生时原子态的变化情况，用能级图表示如下：,主线系,第二辅线系,第一辅线系,伯格曼线系,4.6氢原子光谱的精细结构,1、氢原子光谱的有没有精细结构？,2、可能有。研究氢原子光谱时为什么没讲？,3、氢原子光谱的精细结构是怎样的？,首先是玻尔理论的研究结果，这是主要部分,其次是索末菲理论的研究结果，是相对论效应部分，是次要的,（1）,按量子
5、力学推得应是,（2）,第三是自旋与轨道相互作用部分,（3）,研究出的总的精细结果是,在n一定时,例如,1,2,答：对于氢原子来说，这样的能级是简并的,对于碱金属原子来说，这样的能级是非简并的,氢原子,锂原子,2、氢原子的精细结构为什么不易被发现。,第四章学习要求,第四章学习要求,4、产生精细结构的根本原因是什么？,5、从两方面说明碱金属原子的S能级为什么是单层的？,6、了解自旋与轨道相互作用能的公式推导，记住能级的精细结构的间距公式。,自旋与轨道相互作用能,双层能级的能量间隔,7、知道电子态的表示符号及意义，知道原子态的表示符号及各位置的字母或数字的意义。,8、知道考虑精细结构后，原子的能级公式,7、知道电子态的表示符号及意义，知道原子态的表示符号及各位置的字母或数字的意义。,9、掌握单电子辐射跃迁的选择定则，会用原子态符号和能级图两种方法表示各线系形成时原子的状态变化情况,习题课,1.单个f电子总角动量量子数的可能值为：（）,C.j=7/2,5/2;D.j=5/2,7/2,A.j=3,2,1,0；B.j=3,2.单个d电子的总角动量在z轴投影的可能值为：（）,A.2，3；B.3，4；C.3/2，-5/2；D.3/2，5/2,习题课,解：（）钠原子的基态是3态，所以,不考虑精细结构,考虑精细结构,米,
