第四章-碱金属原子和电子自旋课件

1、第四章 碱金属原子和电子自旋 4.1 碱金属原子的光谱4.2 原子实的极化和轨道的贯穿4.3 碱金属原子的精细结构4.4 电子的自旋和轨道的相互作用4.5 单电子跃迁的选择定则4.6 氢原子光谱的精细结构与蓝姆移动14.1 碱金属原子的光谱一、碱金属原子的光谱 碱金属原子的光谱具有相似的结构，类似于氢原子光谱，可分成几个线系,分别称为主线系、第一辅线系(漫线系）、第二辅线系(锐线系)和柏格曼系(基线系)。 2主线系(the principal series)：谱线最亮，波长的分布范围最广，第一条呈红色，其余均在紫外。 第一辅线系(漫线系the diffuse series)：在可见部分，其谱线

2、较宽，边缘有些模糊而不清晰。 第二辅线系(锐线系the sharp series)：第一条在红外，其余均在可见区，谱线较窄，边缘清晰。 柏格曼系(基线系the fundamental series)：波长较长，在远红外区，它的光谱项与氢的光谱项相差很小。 锐线系和漫线系的系限相同，所以均称为辅线系。3二、线系公式 H原子光谱：碱金属原子光谱线的波数也可以表示为二项之差：系限：有效量子数系限:类H离子光谱：41有效量子数 3光谱项H原子和类H离子：主量子数n是整数碱金属原子：n*, m*不是整数 有效量子数2量子数亏损n*，m*和整数之间的差值：l与n无关，与l 有关，l大，l小l = 0、1、

3、2、3 s 、 p 、 d 、f 54电子状态符号 电子状态用量子数 n、l 、m描述对一定的n，l =0、1、2n-1，共n个值对一定的l，m =0、1、l ，共2l +1个值l =0、1、2、3、4 s、p、d、f、g67表4.1列出了从锂原子各个线系算出的T ，n*，8主线系：锐线系：漫线系：基线系：(1) n*一般略小于n，只有个别例外。(2) 同一线系的l几乎相同，即l相同的l大概相同(3) 不同线系的l不同，且l愈大，l愈小。n2n3n3n4np2sns2pnd2pnf3d9三、锂原子的能级图10锂原子的基态2s：锂原子第一激发态2p： 锂原子电离电势： 锂原子第一激发电势 ：碱金

4、属原子的能量与n、l有关，表示为： 一个n，对应n个能级。而且11表4.2列出了从钠原子各个线系算出的T ，n*，12氢、锂、钠原子能级图13例：已知钾原子基态为4s，其共振线(主线系第1条谱线)波长为766.5nm，主线系线系限为285.8nm，试求：(1) 4s、4p的量子数亏损(s, p)的值。(2) 钾原子的电离能。解：钾原子主线系的波数公式：基态能量：电离能： 14钾原子的共振线：第一激发态能量：电离电势： 第一激发电势：4p 4s154.2 原子实极化和轨道贯穿 Li：Z=3=212 + 1Na：Z=11=2(12+22) + 1K： Z=19=2(12+22+22) + 1Rb：

5、Z=37=2(12+22+32+22) + 1Cs：Z=55=2(12+22+32+32+22) + 1Fr：Z=87=2(12+22+32+42+32+22) + 1 一、价电子与原子实 特点：在一个完整的结构之外有一个电子 价电子其余部分和核形成一个紧固的团体 原子实价电子模型 原子实(带+e电荷) + 价电子16碱金属原子：带1个正电荷的原子实 + 1个价电子相同之处：只有一个电子起作用不同之处：原子实 原子核H原子：带1个正电荷的原子核 + 1个电子原子实的极化 轨道的贯穿同氢原子的比较：基态不同Li、Na、K、Rb、Cs、Fr的基态依次为：2s、3s、4s、5s、6s、7s。能量不同17二、原子实极化 价电子作用 原子实极化电偶极子能量降低l 大， 轨道圆，极化弱，能量Enl 大l小，轨道扁，极化强，能量Enl 小n=l+118三、轨道贯穿当很l小时，价电子的轨道极扁，价电子可能穿过原子实 轨道贯穿。原子实外 Z*=1 贯穿 Z* 1 平均：Z*