高二物理竞赛在磁场中的原子课件

在磁场中的原子一、原子的磁矩二、拉莫尔进动旋磁比三、原子受磁场作用产生的附加能量能级间隔为：四、史特恩-盖拉赫实验史特恩－盖拉赫实验证明了:1.角动量空间量子化行为；2.电子自旋假设的正确性，自旋量子数s＝1/2；3.电子自旋磁矩数值的正确性，gs＝2，五、塞曼效应

磁能级之间的跃迁选择定则:产生线(但

时,

禁戒)

产生线垂直磁场方向：迎磁场方向：六、电子顺磁共振例题：例题1：原子态1D2的能级在磁感应强度为B的弱磁场中分裂为多少个子能级？3B.5C.2D.4例题2：某原子处于4D1/2态，若将该原子放置于弱磁场中，则原能级：分裂为2个；B.分裂为9个；C.不分裂；D.分裂为4个。不能仅从(2J+1)判断，还要看g值;g=0时，不分裂。例题4：碱金属原子的漫线系的第一条精细结构光谱线2D3/2——2P3/2在磁场中发生塞曼效应而光谱线分裂，沿磁场方向拍摄到的光谱线条数为：3B.9C.4D.6考虑谱线的简并情况；注意塞曼谱线的偏振特性；沿磁场方向只能观察到线。例题3：He原子的基线系的单重态的第一条光谱线1F3——1D2在磁场中发生塞曼效应，则该光谱线将分裂的线条数为：3B.9C.15D.62P3/22D3/2mj3/2

1/2-1/2-3/2mj2g26/52/5-2/5-6/5-4/154/15-24/15-16/15-8/158/1516/1524/15分为8条，分裂谱线与原谱线波数差：g2=4/5；g1=4/3mj2g26/32/3-2/3-6/3σ+σ+σ+ππσ-σ-σ-例题5.1：在Ca的一次正常塞曼效应实验中，从沿磁场方向观察到钙的422.6nm谱线在磁场中分裂成间距为0.05nm的两条线，试求磁场强度.（电子的荷质比为1.75×1011C/kg）（2001中科院固体所）正常塞曼效应中，谱线波数移动量：所以两相邻谱线间隔等于一个洛仑兹单位，沿磁场方向观察到的是两条σ线，它们之间的波数差是2L。例题5.2：在一次正常塞曼效应实验中，从沿磁场方向观察到钙的422.6nm谱线在3T的磁场中分裂成间距为0.05nm的两条线，试由这些数据求出电子的荷质比e/me.沿磁场方向观察到的是两条σ线，它们之间的波数差是2L。例题6：Ca原子3F23P2跃迁的光谱线在磁场中，（1）可分裂为多少谱线？（2）它们与原来的谱线的波数差是多少（以洛仑兹单位表示）？（3）若迎着磁场方向观察可看到几条谱线？它们是圆偏振光，线偏振光，还是二者皆是？（中科院）3P23F2mj2

10-1-2mj2g24/32/30-2/3-4/3分为12条，分裂谱线与原谱线波数差：g2=2/3；g1=3/2mj2g26/23/20-3/2-6/2迎着磁场方向观察可看到8条圆偏振谱线。-1/64/69/614/6σ+σ+σ+σ+-14/6-9/6-4/61/6σ-σ-σ-σ--10/6-5/605/610/6πππππCa原子3F23P2跃迁B≠0mjmjg能级间隔

(Δmjg)B=03F23P2210-1-24/32/30-2/3-4/3g2=2/3；g1=3/2210-1-26/23/20-3/2-6/22/33/2例题7：He原子1s3d1D21s2p1P1跃迁的光谱线波长为6678.10埃，今将He原子放在B=2.5T的磁场中，从垂直磁场方向观察，问：（1）谱线分裂为几条？（2）画出越迁的能级图和对应的Grotrain图；（3）最长的波长是多少？210-1-2210-1-210-1-1-1-1000111MM2g2M1g1M2g2-M1g1格罗春图:g2=1,g1=1正常塞曼效应，九种跃迁，三条谱线He原子1s3d1D21s2p1P1例题7：He原子1s3d1D21s2p1P1跃迁的光谱线波长为667.810nm，今将He原子放在B=2.5T的磁场中，从垂直磁场方向观察，问：（1）谱线分裂为几条？（2）画出越迁的能级图和对应的Grotrain图；（3）最长的波长是多少？讨论Na双线：，在外场中的分裂解：跃迁选择定则：

(除外)(1)：1/2-1/2：1/2-1/2

0,+1,