高二物理竞赛碱金属原子的光谱课件

第四章

碱金属原子和电子自旋4.1

碱金属原子的光谱单电子的氢原子和类氢原子具有一个价电子的碱金属原子2s2p3s3p3d4s4p4d 4f

5s

5p 5d 5f5gn2354Li锂原子的能级n≥2能级分裂大(？)E5s5p5d5f 5g4s4p4d4f3s3p3dn23542s 2pH1 1s主线系：从红光到紫外第二辅线系（锐线系）：红外和可见光第一辅线系（漫线系）：可见光柏格曼线系（基线系）：红外Li原子光谱Li

原子能级图En2354sl

=0pl

=1d fl

=2 l

=3H主线系二辅系一辅系柏格曼系2s2p3s4s5s5p4p3p5d4d3d4f5fΔl

=±1选择定则LiLi原子光谱主线系(Principal

series):

np2s,

n=2,3,…第二辅线系(锐线系,

Sharp

series

):

ns

2p,

n=3,4,…第一辅线系(漫线系,

Diffuse

series

):nd

2p,

n=3,4,…柏格曼线系(基线系,Fundamental

series):

nf

3d,n=4,5,…其他碱金属元素：同样有主线系、锐线系、漫线系和基线系，只是波长不同Na钠原子主线系吸收谱，第一条是589.3nm黄光Na原子光谱主线系：np3s第二辅线系（锐线系）：ns

3p第一辅线系（漫线系）：nd

3p柏格曼线系（基线系）：nf

3d碱金属原子光谱的一般规律：四组谱线（四个始端,

s,

p,

d,

f）三个终端（s,

p,

d）两个量子数（n,

l）一条规则（选择定则,

Δl=±1）氢原子光谱项公式：RH RHm2 n2

m2

RHn

,RH

n2nln2lR R

R(m

)2 (n

)2

碱金属光谱的里德堡经验公式v~ :

线系限波数n*2光谱项：T

R(n

)2R光谱项：n2T

Rn,llRE

hcT

hc(n

)2碱金属原子的能级:氢原子能级:2R

n 碱金属光谱项公式：E

n

hc

T

hcn*

n

,有效量子数，∆量子数亏损p ns ps npsd npdf nd fR RRRRRRR(2

)2 (n

)2(2

)2(n

)2(2

)2(n

)2(3

)2(n

)2v

,

n

2,

3,,

n

3,

4,,

n

3,

4,v

,

n

4,

5,主线系：第二辅线系：

v

第一辅线系：

v

柏格曼线系：Li原子的光谱线系第一、第二辅线系的线系限是主线系第二谱项的最大值；柏格曼线系的线系限是第一辅线系第二谱项的最大值。锂的光谱项值[cm-1]和有效量子数数据来源电子态(初态)n=234567第二辅线系s,=0Tn*43484.41.58916280.52.5968474.13.5985186.94.5993499.65.5992535.36.5790.40主线系p,

=1Tn*28581.41.96012559.92.9567017.03.9544472.84.9543094.45.9552268.96.9540.05第一辅线系d,

=2Tn*12202.52.9996862.53.9994389.25.0003046.96.0012239.47.0000.001柏格曼系f,

=3Tn*6855.54.0004381.25.0043031.00.000氢T27419.412186.46854.84387.13046.62238.3109729RLiTTn*

p nsppsd npdf ndfRRRRRR(3

)2 (n

)2(3

)2(n

)2(3

)2(n

)2(3

)2(n

)2v

R R ,

n

3,

4,v

,

n

4,

5,,

n

4,

5,v

,

n

4,

5,主线系：第二辅线系：

s

n第一辅线系：

v

柏格曼线系：Na原子的光谱线系第一、第二辅线系的线系限是主线系第二谱项的最大值。锂的四个线系主线系：第二辅线系：

2P

nS第一辅线系：

2P

nD柏格曼线系：

3D

nFn=2,3,4…n=3,4,5…n=3,4,5…n

=4,5,6…n

=3,4…n

=4,5…n

=3,4…n

=4,5…钠的四个线系主线系：第二辅线系：

3P

nS第一辅线系：

3P

nD柏格曼线系：

3D

nF

2

S

n

P

3

S

n

PnS

2PnD

2PnF

3DnS

3PnD

3PnF

3DnP

2

Sn

P

3

S例题：1：试分别计算金属锂和钠的主线系的第一条谱线对应的波长（又称主线系最长波长或共振线波长）。p ns pR R(2