便形成了碱金属原子的光谱PPT课件

1、 通过前几章的学习，我们已经知道了单电子和具有一个价电子的原子光谱及其规律，同时对形成光谱的能级作了比较详细的研究。弄清了光谱精细结构以及能级双层结构的根本原因- -电子的自旋。 通过前面的学习我们知道：碱金属原子的原子模型可以描述为：原子实+ +一个价电子, ,这个价电子在原子中所处的状态（n,l,j,mn,l,j,mj j）决定了碱金属的原子态 n n2s+12s+1X Xj j ，而价电子在不同能级间的跃迁，便形成了碱金属原子的光谱。可见, ,价电子在碱金属原子中起了十分重要的作用，它几乎演了一场独角戏。 多电子原子是指最外层有不止一个价电子， 换句话说，舞台上不是一个演员唱独角戏，而是

2、两个或两个以上的演员共演一台戏，那么这时情形如何，原子的能级和光谱是什么样的呢？这正是本章所要研究的问题。第1页/共43页 若核( (实) )外有两个电子，由两个价电子跃迁而形成的光谱如何？能级如何？原子态如何？HeHe：Z=Z=2 2BeBe：Z=4=2Z=4=2 1 12 2+2+2MgMg：Z=12=2Z=12=2 (1(12 2+2+22 2) )+2+2CaCa：Z=20=2Z=20=2 (1(12 2+2+22 2+2+22 2) )+2+2SrSr：Z=38=2Z=38=2 (1(12 2+2+22 2+3+32 2+2+22 2) )+2+2BaBa：Z=56=2Z=56=2

3、(1(12 2+2+22 2+3+32 2+3+32 2+2+22 2) )+2+2RaRa：Z=88=2Z=88=2 (1(12 2+2+22 2+3+32 2+4+42 2+3+32 2+2+22 2) )+2+2第2页/共43页5-1 氦及二族元素的光谱和能级第3页/共43页二、氦能级图的特点（四个）1、（图5-1）有两套结构，左边一套是单层的，右边一套是三层的。两套能级之间没有跃迁，它们各自内部跃迁产生了两套独立光谱。一、氦光谱的特征 氦有两套谱线系：两个主线系，两个第一辅线系，两个第二辅线系，两个柏格曼线系。 2、存在几个亚稳态，如 和 分别是亚稳态。这表明某种选择定则限制了这些态以

4、自发辐射的形式发生衰变。 01S213S2 在原子的能谱中，除最低的一个能级状态称为基态外，其余均为激发态，处于激发态的原子很快便会自发退激，但有些激发态能使原子留住较长一段时间，这样的激发态便称为亚稳态。3、氦的基态 与第一激态 之间能量相差很大（相对氢原子而言），有19.27 电离能也是所有元素中最大的有24.5 （足见He是最稳定的结构）。 101 S13S2eVeV4、在三层结构的那套能级中，没有来自1s1s的能级（两个电子都在1s态，就不能跃迁了）以上四个特色包含着四个物理概念。 说明：以上能谱中，始终有1个电子处在1s态，另一电子被激发到2s、2p、3s、3p、3d。凡电子组态相同

5、的，三重态的能级总低于单一态中相应的能级。第4页/共43页三、镁的光谱和能级第5页/共43页 单一态与三重态之间一般没有跃迁，但也有个别例外，如镁第一激发态 到基态 ， ， 镁的各能级均比 相应能级低许多。这正是Mg与He内部原子结构造成的。 5-2 具有两个价电子的原子态 二族元素的光谱和能级均有相仿的结构，如氦一样，足见产生光谱的是两个价电子的作用，其余内层电子与核组成原子实。 13P01S-14571.45mh2.7eVeH一、不同的电子组态 价电子所处的各种状态的组合叫电子组态。如He的基态是两个电子均处在1s态，则He基态的电子组态为1s1s，其第一激发态是1个电子1s态，1个电子2

6、s态，其电子组态为1s2s等等。 电子组态一般表示为n1 l1 n2 l2 ；组态的主量子数和角量子数不同，会引起能量的差异，比如1s1s 与 1s2s对应的能量不同；1s2s 与1s2p对应的能量也不同。一般来说，主量子数不同，引起的能量差异会更大，主量子数相同，角量子数不同，引起的能量差异相对较小一些。 第6页/共43页二、一种电子组态构成的不同原子态 一种电子组态中的两个电子由于相互作用可以形成不同的原子态。两个电子各有其轨道运动和自旋，这四种运动会相互起作用。每一种运动都会产生磁场，因此对其它运动都有影响。四种运动之间可以有六种相互作用。四种运动的量子数可写成： 2121s ,s ,六

7、种相互作用可标记为： 126215224113212211s G,s G,s G,s G,G,s sG 这六种相互作用同时存在，但作用的强弱是不同的。一般来说， 是比较弱的，大多数情况下可以不考虑，其余四种作用的强弱可以有各种程度的不同。现在考虑两种极端情形：一种是G1、G2比G3、G4强得多；另一种是G3、G4比G1、G2强得多。下面我们从原子的矢量模型出发对G1,G2和G3,G4分别进行讨论。 126215s、GsG第7页/共43页1、L-SL-S耦合212211 G,s sG（1）如果 强得多， 可略，那么两个自旋运动就要合成一个总自旋运动，即两个自旋角动量ps1、PS2都绕总自旋角动量

8、PS旋进，两个轨道角动量pl1、pl2 都绕总轨道角动量pL旋进。然后pL和 PS合成总角动量pJ，ps、pL绕pJ旋进。由于最后是 ps、pL合成pJ，故称LS耦合。 224113s G,s G第8页/共43页12Lppp12ssspppJLsppp当 时， 共 个21ll 122l121l21ll 当 时， 共 个1ssp22s21ssp11s121ss21，01、s1SSPS21ssS21ss 即1p1111p22221ll 21lll121ll1LLPL1JJPJSL SLJ1,SL，12 sLS如果 共有 个取值。 第9页/共43页对二族元素，只有两价电子，0,1S 。当S=0时，J

9、=L，那就是一个能级，是单一态。 当S=1时，J=L+1，L，L1，三个J值，对应于三个能级，所以是三重态。 这说明为什么二族元素都有单一能级结构和三重态能级结构。 例：原子中有两个价电子，当它们处于3p4d3p4d态时，原子有哪些可能的状态？3,2,1L 21ss2111220,1S 对应L值的原子态分别为P、D、F。然后每个L和S合成J，共有12个原子态如右下表表示。 第10页/共43页（2）洪特（F.Hund）定则：（实验规律只适用LS耦合） 从同一电子组态形成的能级中，S值大的能级位置低； S值相同时，L值大的能级位置低。 S=0,1 S=0,1的单重态能级和三重态能级使能级上下分开很

10、远；L L的不同值使P P、D D、F F能级再分开；L L相同时，J J的不同值使能级稍分开。（不同S S能级差最大；同S S时，不同L L，能级差第二大；同L，不同J，能级差最小。） 第11页/共43页（3）朗德间隔定则： 关于能级间隔，能级的二相邻间隔同有关的两对J比值中较大的那一值成正比。 1,2,33D 三个能级的两个间隔之比等于2:32:3。0,1,23P 如 ，三个能级的两个间隔之比等于1:210S31S31S对电子组态1s2s1s2s形成的原子态， ， 实际是单层的，,1,JLS LSLS因，L=0,J=SL=0,J=S，只有一个值。LS耦合适合所有原子的基态。第12页/共43

11、页2 2、j-jj-j耦合： 224113s G,s G很强，其它四种作用可略 两个电子中的一个电子： 1ssp11s11p111s11j1ppp1jjp11j111111s或sj每个电子有两j值，两个j1p值。同理 2221jpjj22js2s或 12JjjPpp1212121,1,JPJ JJjjjjjj第13页/共43页举例说明：ps电子级态的j-j耦合情况 ps组态： 1212111,0,22ss111122131122221122jjj或1j2j、合成了J： 121231,2,12211,1, 022jjJjjJ12,Jjjjj耦合形成的原子态没有特别符号，现标记为，即 21103

12、13 11 11 1,2 22 22 22 2 第14页/共43页能级间隔。jj耦合一般出现在高激发态和较重原子中。jj耦合没有单重态、三重态之分。 LSjj同一电子组态在耦合和在耦合中形成的原子态的数目J是相同的，而且代表原子态的值也是相同的，所不同的是第15页/共43页由元素组态的能级实际情况可判断原子态属哪种耦合。JJ耦合一般出现在某些高激发态和较重的原子中 第16页/共43页以pd为例 jj耦合： 11113 11,22 2sj22215 32,22 2sj1235,22jj当 时 4,3,2,1J （4种状态） 当 1233,22jj时 3,2,1,0J （4种状态） 当 1215,

13、22jj时 3,2J 3,2J （2种状态） 当 1213,22jj时 2,1J （2种状态） 共12种状态。 4,3,2,13 5,2 23,2,1,03 3,2 23,21 5,2 22,11 3,2 2LS耦合 单重态：111123,PDF。三重态：3330,1,21,2,32,3,4,PDF 第17页/共43页以ps组态为例：jj耦合：21103 13 11 11 1,2 22 22 22 2 4个态 LS耦合：30,1,2P10P,4个态 三、辐射跃迁的选择定则： 从原子中电子的空间分布有关的性质来考虑，它的状态可分为偶性和奇性两类，这性质称为宇称。有一种简单方法，可以从原子在某一状

14、态的电子组态判别它的宇称：把原子中各电子的量子数相加，如果得到偶数，原子的状态（宇称）是偶性的；如果是奇数，状态（宇称）是奇性的。普遍的选择定则是，跃迁只能发生在不同宇称的状态间。在多电子原子中，每次跃迁不论有几个电子变动，都得符合这条规律。第18页/共43页用符号表示为：偶性态（ ）i偶数奇性态（ ）i奇数满足上述规律后，然后按耦合类型再有如下定则：(1) 耦合： （表示不同重态之间不能交叉跃迁）， ， （ 除外）。LS0S 0, 1L0, 1J00pJ j（2）耦合：00, 1pJj 或对换， 0, 1J00（除外） 上述跃迁定则是电偶极型的辐射。有时也有电四级、磁偶极型的辐射谱线，不符合

15、上述规则。这些谱线强度通常较弱，跃迁几率也很小。拉波特定则: 电子的跃迁只能发生在不同宇称的状态间, 只能是偶性到奇性.宇称守恒定律: 孤立体系的宇称不会从偶性变为奇性,或做 相反的改变第19页/共43页5.3 泡利不相容原理我们知道，电子在原子核外是在不同轨道上按一定规律排布我们知道，电子在原子核外是在不同轨道上按一定规律排布的，从而形成了元素周期表。中学阶段我们就知道，某一轨的，从而形成了元素周期表。中学阶段我们就知道，某一轨道上能够容纳的最多电子数为道上能够容纳的最多电子数为2n2n2 2，为什么这样呢？，为什么这样呢？SLHeHe原子的基态电子组态是原子的基态电子组态是1s1s1s1s

16、；在；在 耦合下，可能的原耦合下，可能的原子态是子态是(1s1s)(1s1s)1 1S S0 0和和(1s1s)(1s1s)3 3S S1 1; ;但在能级图上，却找不到原子但在能级图上，却找不到原子态态 ， 事实上这个态是不存在的，这又是为什么？事实上这个态是不存在的，这又是为什么？19251925年，奥地利物理学家年，奥地利物理学家Pauli Pauli 提出了不相容原理，回答了上提出了不相容原理，回答了上述问题。揭示了微观粒子遵从的一个重要规律。述问题。揭示了微观粒子遵从的一个重要规律。 13)11 (Sss第20页/共43页一、历史回顾一、历史回顾 玻尔在提出氢原子的量子理论之后，就致

17、力于元素周玻尔在提出氢原子的量子理论之后，就致力于元素周期表的解释，他按照周期性经验规律和光谱性质，已意识期表的解释，他按照周期性经验规律和光谱性质，已意识到：当原子处于基态时，不是所有电子都能处于最内层的到：当原子处于基态时，不是所有电子都能处于最内层的轨道。至于为什么在每一轨道上只能放有限数目的电子问轨道。至于为什么在每一轨道上只能放有限数目的电子问题，玻尔只是猜测：题，玻尔只是猜测：“只有当电子互相和睦时，才有可能只有当电子互相和睦时，才有可能接收具有相同量子数的电子接收具有相同量子数的电子”，否则，就，否则，就“厌恶接收厌恶接收”。 泡利泡利(Pauli.W.(Pauli.W.奥地利人

18、，中微子假设的创始人。奥地利人，中微子假设的创始人。) )是一是一个伟大的评论家和严肃的人，他并不喜欢这种牵强的解释。个伟大的评论家和严肃的人，他并不喜欢这种牵强的解释。早在早在19211921年，他年仅年，他年仅2121岁，当读到岁，当读到Bohr.NielsBohr.Niels在在“结构原则结构原则”一文中所写的一文中所写的“我们必须期望第我们必须期望第1111个电子（个电子（ ）跑到第）跑到第3 3轨轨道上去道上去”时，时，PauliPauli写下了有两个惊叹号的批注：写下了有两个惊叹号的批注：“你从光谱你从光谱得出的结论一点也没有道理啊！得出的结论一点也没有道理啊！”他已意识到，在这些

19、规他已意识到，在这些规律的背后隐藏着一个重要原理。律的背后隐藏着一个重要原理。 aN第21页/共43页 过了四年，泡利在仔细地分析了原子光谱和强磁场内的塞过了四年，泡利在仔细地分析了原子光谱和强磁场内的塞曼效应之后，明确地建立了他的不相容原理，使曼效应之后，明确地建立了他的不相容原理，使BohrBohr对元素对元素周期表的解释有了牢固的基础。十五年后，周期表的解释有了牢固的基础。十五年后，19401940年年PauliPauli又证又证明了不相容原理对自旋为半整数的粒子不是附加的新原理，明了不相容原理对自旋为半整数的粒子不是附加的新原理，而是相对论性波动方程结构的必然结果。而是相对论性波动方程

20、结构的必然结果。二、不相容原理的叙述 1 1、泡利不相容原理、泡利不相容原理 PauliPauli提出不相容原理是在量子力学产生之前（提出不相容原理是在量子力学产生之前（19251925年），年）， 也是在电子自旋假设提出之前。他发现，在原子中要完全确定一也是在电子自旋假设提出之前。他发现，在原子中要完全确定一个电子的能态，需要四个量子数，并提出不相容原理：个电子的能态，需要四个量子数，并提出不相容原理： 在一个原子中，不可能有两个或两个以上的电子具有完全相在一个原子中，不可能有两个或两个以上的电子具有完全相同的状态同的状态( (完全相同的四个量子数完全相同的四个量子数) )。原子中的每一个状

21、态只能容原子中的每一个状态只能容纳一个电子。纳一个电子。第22页/共43页 原来已经知道的三个量子数（ ）只与电子绕原子核的运动有关，第四个量子数表示电子本身还有某种新性质。, ,nmPauli预言：它只能取双值，且不能被经典物理所描述。sm12 在乌伦贝克-古兹米特提出电子自旋假设后，Pauli的自旋量子数就是 ，它可以取 两个值。 Pauli原理更一般的描述是：在费米子（自旋为半整数的粒 子）组成的系统中不能有两个或多个粒子处于完全相同的状态 。第23页/共43页2 2、确定电子状态的量子数 （1）主量子数n- -确定原子中电子在核外空间运动轨道的大小和能量的高低。一般说来，n大，能量高，

22、轨道半径大。（2）轨道角量子数ll决定电子轨道的形状和角动量的大小，同时也与能量有关. n相同时，l大，能量高。320lm1lsm（4）自旋磁量子数表示自旋角动量在外场方向的投影： ，共2个。2hmSsz21sm(n，l， ， )lmsm（3）轨道磁量子数表示轨道角动量在外场方向的投影：lm2hmLlz12 l个值第24页/共43页3 3PauliPauli 原理的应用原理的应用 （1 1）HeHe原子的基态原子的基态 HeHe原子基态的电子组态是原子基态的电子组态是1s1s1s1s，按，按 耦合，可能的原耦合，可能的原子态是子态是 (1s1s)(1s1s)1 1S S0 0 和和 , ,一般

23、来说，一般来说， 同一电子组态同一电子组态形成的原子态中，三重态能级低于单态能级，因为三重态形成的原子态中，三重态能级低于单态能级，因为三重态S=1S=1，两个电子的自旋是同向的。两个电子的自旋是同向的。SL13)11 (Sss)21(21ssmm而在而在 的情况下，泡利原理要求的情况下，泡利原理要求 , ,即两个电子即两个电子轨道的空间取向不同。我们知道：电子是相互排斥的，空间距轨道的空间取向不同。我们知道：电子是相互排斥的，空间距离越大，势能越低。体系越稳定，所以同一组态的原子态中，离越大，势能越低。体系越稳定，所以同一组态的原子态中，三重态能级总低于单态三重态能级总低于单态. .而对于而

24、对于 态，态，即是即是S S1 1 和和S S2 2 同向的，否则不能得到同向的，否则不能得到S=1S=1，可是它已经违反了，可是它已经违反了PauliPauli不相容原理。所以这个状态是不存在的。不相容原理。所以这个状态是不存在的。2121,llnn21llmm ,21, 0, 0, 121212121ssllmmmmllnn13)11 (Sss第25页/共43页（2）原子的大小 第一章我们已知，不论原子序数是大是小，原子的大小几乎都一样。这一点用经典物理和旧量子论都不能给予解释，现在用泡利原理可以解释了。 ZZeZ 按照玻尔的观点，随着原子序数 的增大，核外电子受 的吸引力增大，电子离核的

25、距离减小；又核外每一个电子都要占据能量最低的轨道，各电子受到的吸引力相等，因而随 增大，原子的半径减小（核结论与实验不符）。 按Pauli原理，虽然第一层的轨道半径是小了，但电子不能都在同一轨道上，因而排列的轨道层次增加，结果原子的大小随Z的变化甚微(呈周期性变化)。第26页/共43页（3）金属中的电子 金属有一个特征：在加热的过程中，原子核与核外电子得到的能量不是均匀分摊的，而几乎全由原子核得去。为什么金属中的电子几乎不能从加热中得到能量呢？按Pauli原理，原子中的电子排列分层次，要使底层的电子得到能量而激发是十分困难的，因为它附近的能态已被占满，因此除非吸收很大的能量，否则就不接收能量。

26、我们知道，加热一万度才相当于给电子的能量，而金属中晶格骨架能够经受的热运动的能量远远小于这个量级。以铝为例，当加热到几百度时晶格骨架就断裂了，宏观表现为铝熔化了。这就是说，金属中晶格骨架能够经受的最大热能不能使底层电子电离，从而金属中的电子几乎不能从加热状态中得到能量，能够得到能量的仅仅是最外层的几个电子。1eV第27页/共43页（4）原子核内独立核子运动在第一章中曾提到原子核以极高密度的形式存在。按理，在如此高密度的在第一章中曾提到原子核以极高密度的形式存在。按理，在如此高密度的原子核中，核子之间是非常拥挤不堪的，但实验却证明，核子在其中可以原子核中，核子之间是非常拥挤不堪的，但实验却证明，

27、核子在其中可以自由往来，这种现象似乎也是不可理解的。然而，用自由往来，这种现象似乎也是不可理解的。然而，用PauliPauli原理不难得到解原理不难得到解释。按释。按PauliPauli原理，由于基态（核的基态）附近的一些状态均已被占满，核原理，由于基态（核的基态）附近的一些状态均已被占满，核子之间不能由相互碰撞而改变状态。即没有相互碰撞（非弹性散射），核子之间不能由相互碰撞而改变状态。即没有相互碰撞（非弹性散射），核子便表现为相当自由地运动。子便表现为相当自由地运动。（5）核子内的有色夸克 在高能物理中，有些粒子被认为是由三个相同夸克（层子，被看成是构成一在高能物理中，有些粒子被认为是由三个

28、相同夸克（层子，被看成是构成一切重子如质子、中子、切重子如质子、中子、 介子的亚粒子）组成的。设这三个夸克都为基态，且现在介子的亚粒子）组成的。设这三个夸克都为基态，且现在认为夸克是自旋为认为夸克是自旋为 的费米子，则当两个夸克的自旋方向确定之后，第三个夸的费米子，则当两个夸克的自旋方向确定之后，第三个夸克的自旋方向怎样取呢？它总得和前两个当中的一个一样。克的自旋方向怎样取呢？它总得和前两个当中的一个一样。PauliPauli原理受到考验。但科原理受到考验。但科学家在引进夸克的同时，又以蓝、绿、红三种颜色作为描述夸克量子状态的量子数，这学家在引进夸克的同时，又以蓝、绿、红三种颜色作为描述夸克量

29、子状态的量子数，这样样PauliPauli原理又得到了满足。原理又得到了满足。12第28页/共43页三、同科电子1.各壳层所能容纳的最大电子数（1）n、l相同的次壳层：（2）n相同的主壳层：) 12(2lNl2102) 12(2nlNnln第29页/共43页2.2.同科电子形成的原子态同科电子形成的原子态 定义定义 n n 和和l两个量子数相同的电子称为同科电子两个量子数相同的电子称为同科电子, ,表示为表示为n n是主量子数是主量子数, ,l 是角量子数，是角量子数， m m 是同科电子的个数；例是同科电子的个数；例如如 : : 等。同科电子形成的原子态等。同科电子形成的原子态比非同科有相同

30、比非同科有相同l 值的电子形成的原子态要少。例如值的电子形成的原子态要少。例如 1 1S S2 2 形成的原子态为形成的原子态为 ， 而非同科情况下，而非同科情况下，1s2s1s2s形成的原子态形成的原子态为为 . .mnl22222 ;111pppsss012)1 (ss1301)21 ( ,)21 (SssSss第30页/共43页 我们以我们以 电子组态为例电子组态为例 四个量子数已有三个相同，四个量子数已有三个相同， 必然不能相同即必然不能相同即 , ,则则 或或 , . , . ,反反推出推出 可能的原子态是可能的原子态是需要指出的是需要指出的是, ,已知已知l,s,s ，容易知道，容

31、易知道 ；反过来，即由；反过来，即由 的取的取值推出值推出 ，却不那么容易，因为反过来推存在着多对一的问题，上，却不那么容易，因为反过来推存在着多对一的问题，上面的例子只是一种最简单的情况；对于较复杂的情况，我们用面的例子只是一种最简单的情况；对于较复杂的情况，我们用slater slater 方法加以解决。方法加以解决。21s0, 02121llnn021llmmsm211sm212sm212sm211sm0, 02121lllsssmmmmmm0; 0, 0jls012)1(ssslmm ,slmm ,sl, 同理，两个同科同理，两个同科d d电子形成的原子态比两个非同科的电子形成的原子态

32、比两个非同科的d d电子形成的原电子形成的原子态要少，子态要少，f f电子也如此。上面举的例子是电子也如此。上面举的例子是LSLS耦合，在耦合，在jjjj耦合中同科耦合中同科电子形成的原子态也比非同科电子形成的原子态要少。电子形成的原子态也比非同科电子形成的原子态要少。第31页/共43页5-4 复杂原子光谱的一般规律 三个或三个以上价电子的原子光谱和能级比以前讨论过的情况还要复杂。本节将扼要陈述一些情况和一般规律，不再对各类原子作详细讨论。 1.光谱和能级的位移律光谱和能级的位移律Z1Z HeHeHLi 由实验观察到，具有原子序数 的中性原子的光谱和能级，同具有原子序数 的原子一次电离后的光谱

33、和能级很相似。如 和 、 和 的光谱和能级结构相类似。对具有更多电子的原子也是这样。2.多重性的交替律多重性的交替律按周期表顺序的元素交替地具有偶数或奇数的多重态。 第32页/共43页族元素（碱金属原子）：只有一个价电子， 12s 有 212S 重态 族元素的原子：有两个价电子， 0S 或 1S 0S 时， 211S ，有单重态 1S 时， 213S ，有3重态 族元素的原子：有3个价电子，在原两个价电子的基础上再加一电子，则先两个自旋偶成 0pS 或 1pS ，再与 12S合成。 当 0pS 时， 12pSS（不能有 12pS ）， 则 212S ，有2重态。 当 1pS 时， 1122pS

34、S或 1322pSS212S 或 214S 有2重态和4重态。 等等见表5.2 第33页/共43页第34页/共43页第35页/共43页5.4 元素周期表（第七章）一元素周期表将元素按核电荷数的大小排列起来，其物理、化学性质将出现明显的周期性。同族元素的性质基本相同。 玻尔：原子内的电子按一定的壳层排列，每一壳层内的电子都有相同的主量子数，每一个新的周期是从电子填充新的主壳层开始，元素的物理、化学性质取决于原子最外层的电子即价电子的数目。第36页/共43页二电子填充壳层结构的原则 1泡利不相容原理：在一个原子中，不可能有两个或两个以上的电子具有完全相同的状态(完全相同的四个量子数)。n、l相同的

35、次壳层：n相同的主壳层：) 12(2lNl2102) 12(2nlNnln2能量最小原理：电子按能量由低到高的次序填充各壳层 3原子实的贯穿和原子实极化对能级的影响三各元素的原子壳层结构1第一周期：从n=1的K壳层填起。2第二周期：从n=2的L壳层填起。3第三周期：从n=3的M壳层填起。 第37页/共43页第38页/共43页Back壳层与支壳层的表示壳层与支壳层的表示 不论在强磁场中还是弱磁场中，主量子数相同的量子构成一个不论在强磁场中还是弱磁场中，主量子数相同的量子构成一个壳层，同一壳层内，相同壳层，同一壳层内，相同 的电子构成一个支壳层（一个壳层内的电子构成一个支壳层（一个壳层内有几个支壳

36、层），壳层和支壳层表示为：有几个支壳层），壳层和支壳层表示为：l n n 1 12 23 34 45 56 67 7壳层名称壳层名称K KL LM MN NO OP PQ Q L L0 01 12 23 34 45 56 6支壳层名称支壳层名称 s sp pd df fg gh hi i壳层与支壳层中所能容纳的最多电子数壳层与支壳层中所能容纳的最多电子数 1)1)在强磁场中在强磁场中 ，当，当n,n,L L一定时，一定时，m mL L可取可取(2(2L L+1)+1)个值，个值，对每一个对每一个m mL L，m ms s可取二个值，所以可取二个值，所以L L支壳层内所能容纳的最大电支壳层内所能容纳的最大电子数为子数为n nL L=2(2=2(2L L+1).+1).),(msmlnl第39页/共43页Back n n一定时，一定时， ；可取；可取n n个值。所以个值。所以n n壳层内所能容纳的最大壳层内所能容纳的最大电子数为电子数为: : 2 2）在弱磁场中）在弱磁场中 ，当，当 一定时，一定时， ，对每一个，对每一个j j， 可取可取2j+12j+1个值，所以个值，所以 支壳层内所能容纳的最大电子数为：支壳层内所能容纳的最大电子数为：同理同理 可见壳