原子物理学-碱金属原子光谱的精细结构

1、碱金属原子光谱的精美构造一碱金属光谱的精美构造碱金属光谱的每一条光谱是由二条或三条线构成，以下图。二、定性解说为认识释碱金属光谱的精美构造，能够做以下假定：1P、D、F能级均为两重构造，只S能级是单层的。2若l必定，两重能级的间距随主量子数3若n必定，两重能级的间距随角量子数n的增添而减少。l的增添而减少。4能级之间的跃迁恪守必定的选择定章。依据这类假定，就能够解说碱金属光谱的精美构造。电子自旋同轨道运动的互相作用一、电子自旋角动量和自旋磁矩1925年，荷兰的乌伦贝克和古德史密特提出了电子自旋的假定：每个电子都拥有自旋的特征，因为自旋而拥有自旋角动量S和自旋磁矩s，它们是电子自己所固有的，又称

2、固有矩和固有磁矩。pss(shh1自旋角动量：1)s*，s222外场方向投影：Szmsh，21共2个，ms2自旋磁矩：esmpsepsmehs(s1)m23B外场方向投影：ezSzBm共两个偶数，与实验结果符合。1928年，Dirac从量子力学的基本方程出发，很自然地导出了电子自旋的性质，为这个假定供给了理论依照。二、电子的总角动量电子的运动=轨道运动+自旋运动轨道角动量：pll(l1)hl*hl0,1,2n122自旋角动量：pss(s1)hs*hs1222总角动量：pjplpspjj(j1)hj*h22jls，ls1，ls当ls时，共2s1个值当ls时，共2l1个值因为s121，一个值。当l

3、0时，js21，两个值。当l1,2,3时，jl2比如：当l1时，j113j1122122pll(lh2hpsh3h1)2s(s1)2222pjj(j1)h15h,3h22222pl和ps不是平行或反平行，而是有必定的夹角p2jpl2p2s2plpscosp2jpl2ps2cos2plps当jls时cos当jls时cosj(j1)l(l1)s(s1)2l(l1)s(s1)l1)s0，90o，称pl和ps“平行”l(ls(s1)l1s0，90o，称pl和ps“反平行”l(l1)s(s1)原子的角动量=电子轨道运动的角动量+电子自旋运动角动量+核角动量。原子的磁矩=电子轨道运动的磁矩+电子自旋运动磁

4、矩+核磁矩。三、电子轨道运动的磁矩电子轨道运动的闭合电流为：ieT“-”表示电流方向与电子运动方向相反面积：dA1rrd1r2dt22一个周期扫过的面积：AdAT1r21T2dt1TpldtplT2dtmr2m02m02m0iApleepl2m2mpll(l1)h是量子化的2epll(l1)hel(l1)B量子化的。2m4mBhe9.27401023Am2玻尔磁子4mLzhml2空间取向量子化eLzmlz2mB四、自旋轨道互相作用能电子因为自旋运动而拥有自旋磁矩：epsm拥有磁矩的物体在外磁场中拥有磁能：El,ssBsBcos电子因为轨道运动而拥有磁场：B0qr0Z*e(rm)0Z*epl4r

5、34mr34mr3El,ssBeps0Z*e0Z*e2plm3pl2r3ps4mr4m1考虑相对论效应后，再乘以因子做修正El,s0Z*e2pspl8m2r3psplplpscos1j(j1)l(l1)s(s1)(h)222100c21Z*e21j(j1)l(l1)s(s1)(h2El,s22r3)404mc2是一个变量，用均匀值取代：1Z*240h2(r3)33l(l1)(l此中：a142me2a1n21)代入整理得：Rhc2Z*4j(j1)l(l1)s(s1)El,s1231)nl(l)(l2原子的总能量：EEn,lEl,s五、碱金属原子能级的分裂l1，能级分裂为双层2当jl1时，El,sRhc2Z*42312n(l)(l1)2当jl1时，El,sRhc2Z*42312nl(l)2双层能级的间隔：Rhc2Z*4El02n3l(l1)议论：1能级由n、j、l三个量子数决定，当l0时，js，能级不分裂；当l0时，jl1，能级分裂为双层。22能级分裂的间隔由当n一准时，l大，n、l决定E小，即E4pE4dE4f当l一准时，n大，E小，即E2pE3pE4