第五章多电子原子

1、231303PPP 031323PPP P3 22333:111:sssMgsssHe或或或或psMgssHe33:21:1l1s2l2s1G5G2G3G6G4G)()()()(224113212211slGslGllGssG)()(226215slGslGsssppp 21lllppp 21lpspJp2121,)1(ssssSSSPS 或或01或或 S02 或或 SP212121, 1,) 1(llllllLLLPLSLSLSLJJJPJ, 1,) 1(三三重重态态单单一一态态1, 1,1,0 LLLJSLJSLS耦合的矢量图耦合的矢量图 耦合实质：耦合实质：产生附加的运动产生附加的运动S

2、PJP2SP1SPLP2LP1LPJSL12 （s=0 ）1（s=1 ）3L+1, L, L-1(S=1)L(S=0)0 1 2 3 4S P D F G1, 2, 3, 2, 101,212121 LllSss或或1121311, 2, 3,0PDFLJS时当2, 3 , 431 , 2, 330, 1 , 232, 3, 431, 2, 320, 1, 21,1FJLDJLPJLS时当1, 1, 001,212121LllSss或111,0PLJS时当0 , 1 , 230, 1, 2,1PJS 时当J+1JJ-11E2E11 JEJE 2)001(, 01,0除外JJJLS1 , 2,3

3、3210 , 1 ,231113010 , 1 ,2311130113013,3313,3313,3312,2212,2211,111DDdsPPpsSSssPPpsSSssSSss1s3d1D21s3p1P11s3s1S01s2p1P11s2s1S01s1s1S03D1,2,33P0,1,23S13P0,1,23S13S11s3d1D21s3p1P11s3s1S01s2p1P11s2s1S01s1s1S03D1,2,33P0,1,23S13P0,1,23S13S12143,GGGG2222211111222111slsljpppslsljpppjsljsl 或或或或1jp2jpJp2121,

4、jjjjJ 21, 1, 02121 ssll2123,21222221 slsljj或或0, 121211, 223212121 JjjJjj合成合成和和合成合成和和0112)2121()2121()2321()2321(ps2)2123(0)2121(1)2123(1)2121(1sp1lp2lp2spCuNiCoFeMnCrVTiScCaK2928272625242322212019 21 除外001, 01, 00JLS1、受激吸收、受激吸收 若原子处于低能级若原子处于低能级 Em ，当一外来光子能量恰好等于原子，当一外来光子能量恰好等于原子两能级两能级 En 与与 Em 之差即之差即

5、 h nm = = En- -Em（En Em），在它们），在它们相互作用时，原子就可能吸收这个光子而跃迁到高能级上，这相互作用时，原子就可能吸收这个光子而跃迁到高能级上，这种在外来光子作用下发生的能量吸收过程称为受激吸收。种在外来光子作用下发生的能量吸收过程称为受激吸收。2、自发辐射、自发辐射 处于激发态处于激发态 En 的原子在没有外界作用的情况下，自发地从高的原子在没有外界作用的情况下，自发地从高能级能级En跃迁到低能级跃迁到低能级 Em ，同时发射光子（，同时发射光子（h nm = = En - - Em），这），这种现象称为自发辐射。种现象称为自发辐射。 如果原子处于某一激发态如果原

6、子处于某一激发态En上，在它发生自发辐射之前和能上，在它发生自发辐射之前和能量为量为h nm = = En Em的外来光子发生相互作用，该原子就有可能的外来光子发生相互作用，该原子就有可能在外来光子的刺激下从在外来光子的刺激下从En 跃迁到跃迁到Em，同时辐射一个与外来光子同，同时辐射一个与外来光子同频率、同方向、同相位的光子，这样原子从高能级到了低能级，频率、同方向、同相位的光子，这样原子从高能级到了低能级，光子数由一个变成了两个，这种使入射光得到放大的过程就是受光子数由一个变成了两个，这种使入射光得到放大的过程就是受激辐射。激辐射。 受极辐射引起的光放大是形成激光的最基本的过程。受极辐射引

7、起的光放大是形成激光的最基本的过程。 1、 的光子作用在具有相应能级的原子的光子作用在具有相应能级的原子系统产生的效应系统产生的效应hEEmnnm （1）光子与高能级原子作用，发生受激辐射，光子得到增殖，）光子与高能级原子作用，发生受激辐射，光子得到增殖，入射光强度增加。入射光强度增加。 （2）光子与低能级的原子相互作用发生受激吸收，而使入射）光子与低能级的原子相互作用发生受激吸收，而使入射光子数减少。光子数减少。2、粒子数反转、粒子数反转 对于某一特定能级若出现高能级的原子数对于某一特定能级若出现高能级的原子数 N2 大于低能级原子大于低能级原子数数 N1 的情况。的情况。3、实现粒子数反转

8、的条件、实现粒子数反转的条件 （1）激励：外界输入能量使尽可能多的原子吸收能量后从低）激励：外界输入能量使尽可能多的原子吸收能量后从低能级跃迁到高能级上去。能级跃迁到高能级上去。 （2）原子本身存在亚稳态：使大量原子较长时间维持在同一）原子本身存在亚稳态：使大量原子较长时间维持在同一激发态，而不发生自发辐射。激发态，而不发生自发辐射。4、能实现粒子数反转的原子、能实现粒子数反转的原子 它的能级中存在某些它的能级中存在某些“亚稳态亚稳态”能级，这样原子被能级，这样原子被“激励激励”到亚稳态，保持时间较长，当有外部光子激发时，原子才能从亚到亚稳态，保持时间较长，当有外部光子激发时，原子才能从亚稳态

9、跃迁到基态或激发态。稳态跃迁到基态或激发态。 3、氦氖能级、氦氖能级 （1）氦的亚稳态）氦的亚稳态 1s2s ：1S0 ，3S0 （2）氖的相应能级的组态：）氖的相应能级的组态：2p54s，2p55s（碰撞转移）（碰撞转移） （3）氖原子跃迁的三组谱线：）氖原子跃迁的三组谱线：o55o55o55A11503242iiiA63283252iiA33904252ippspppspppsp）1、较好的单色性、较好的单色性2、较好的方向性、准直性、较好的方向性、准直性3、高亮度性、高亮度性4、抗干扰性、抗干扰性练习：练习： 原子矢量模型是分析和表示多电子能级（或光谱项）原子矢量模型是分析和表示多电子能级（或光谱项）的极有用方法，多电子原子多数情况符合的极有用方法，多电子