原子物理学4-2.ppt

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1、泡利原理(泡利不相容原理,1925年)He原子基态电子组态1s1s∵s1=s2=1/2，l1=l2=0∴S=1、0，L=0则原子态为1S0、3S1，但实际只有单态存在Mg基态电子组态3s3s原子态只有1S0，3S1不存在不能有两个电子处在同一状态Notwoelectronsinanatomcanhaveidenticalfourquantumnumbers.标志电子态的量子数有五个，但因为s=1/2不变，实际量子数只有n、l、ml、ms四个。两个1s电子的n、l都相同，ml又都为0，根据泡利原理，ms必须不同。ms=±1/2，则两个电子的自旋必须相反。在没有外场时，它们的相对取向仍

2、必须相反。因此自旋总角动量量子数S只能为0，不能为1。n和l两量子数相同的电子称为同科电子。同科电子形成的原子态比非同科而有相同l值的电子形成的原子态少。1s1s电子组态∵s1=s2=1/2，l1=l2=0∴S=0，L=0则原子态只有1S01s2s电子组态∵s1=s2=1/2，l1=l2=0∴S=1、0，L=0则原子态为1S0、3S1量子力学已经证明：对两个同科电子而言，只有(L+S)为偶数的原子态才能存在。同科电子np2的原子态∵s1=s2=1/2，l1=l2=1∴S=1、0，L=2、1、0则原子态为1D2、3P2,1,0、1S0则原子态为3D3,2,1、3P2,1,0、3S1、

3、1D2、1P1、1S0npn’p电子组态的原子态∵s1=s2=1/2，l1=l2=1∴S=1、0，L=2、1、0即共有15个量子态同科电子组态能级的简并度如果有v个同科电子如np2能级的简并度：2个同科电子，p→l=1，则Y=2(2+1)=6其中Y与电子的l值有关，Y=2(2l+1)例：求nf2的能级简并度、原子组态和基态原子态？∵s1=s2=1/2，l1=l2=3∴S=1、0，L=6、5、4、3、2、1、0则原子态为1I6、3H6,5,4、1G4、3F4,3,2、1D2、3P2,1,0、1S0能级简并度：2个同科电子，f→l=3，则Y=2(2×3+1)=14即共有91个量子态能级

4、的正常次序和倒转次序当同科电子的数目v<2l+1时，J值最小的状态能量最低，称为正常次序；当v>2l+1时，J值最大的状态能量最低，称为倒转次序。根据洪特定则，3H6,5,4的能级最低2个同科电子，v=2∴3H4的能级最低，即为基态原子态f→l=3，则2l+1=7正常次序例：求4f5的基态原子态？能级简并度：5个同科电子，f→l=3，则Y=2(2×3+1)=14即能级简并度为2002仍需要考虑泡利原理，满足洪特定则①基态有最大的S值②基态有最大的L值MS值最大ML值最大(有顺序的！)f→l=3，则ml=3、2、1、0、-1、-2、-3又∵v=5<2l+1=7∴原子态为6H15

5、/2、......、5/2↑↑↑↑↑ml3210-1-2-3↑代表ms=1/2，↓代表ms=-1/2最大MS=5/2最大ML=5S值为5/2L值为5∴为正常次序，即基态原子态为6H5/2辐射跃迁的选择定则宇称：简单地说宇称就是一种空间的左右对称。把原子中各电子的l量子数相加，如果是偶数，原子状态就是偶性的，是奇数，状态就是奇性的。跃迁只能发生在不同宇称的状态间——电子组态变动定则，不同状态间能否有跃迁首先要考虑的。△S=0，△L=0、±1，△J=0、±1（0→0除外）1）LS耦合△j=0，±1△J=0、±1（0→0除外）2）jj耦合