《碱金属原子》PPT课件.ppt

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1、第四章原子的精细结构：电子自旋电子自旋的引入1碱金属原子光谱中心:碱金属原子光谱规律:四系;三端;两数;一定则.一.碱金属原子光谱------结构相近,明显分线系主线系(Principleseries)：红光,紫外E>3.0,E<1.6第一辅线系(Diffuseseries)：可见光,由轮廓弥散的谱线组成.(漫线系)第二辅线系(Sharpseries)：红外,可见光,由轮廓细锐的谱线组成.(锐线系)基线系(Bergmannseries)：红外,与氢线系类似,E<1.6图4.1锂的光谱线系spdf4s4p4d4f4323s3p3d2s2pLi基态Li原子li原子跃迁图：特点：四系谱线，四个

2、线系；三个终端：2s,2p,3d;二个量子数：n,l;一条选择定则：注：除四线系外，高能级到低能级的跃迁也有，只是强度小与１／n3成正比．010000200003000040000厘米-126707主线系1869761038126一辅系二辅系柏格曼系2233334444555545s=0p=1d=2f=3H67锂原子能级图能级图线系公式H原子光谱：当时，系限．1．有效量子数氢原子：主量子数n是整数2．量子数亏损不是整数有效量子数碱金属原子、光谱项表4.1列出了从锂原子的各个线系算出的T、以及，从表中可以看出：(1)一般略小于n，只有个别例外。(2)同一线系的差不多相同，即

3、l相同的大概相同。(3)不同线系的不同，且l愈大，愈小。总结，§4.2原子实的极化和轨道贯穿一、原子实模型二、原子实极化、轨道贯穿三、量子力学定量处理一、原子实模型内层电子与原子核结合的较紧密，而价电子与核结合的很松，可以把内层电子和原子核看作一个整体称为原子实。价电子绕原子实运动，原子的化学性质及光谱都决定于这个价电子。锂原子的价电子的轨道：n*≥2钠原子的价电子的轨道：n*≥3原子实的有效电荷数：Z*=Z-（Z-1）=1相当于价电子在n很大的轨道上运动，价电子与原子实间的作用很弱，原子实电荷对称分布，正负电荷中心重合在一起。有效电荷为+e，价电子好象处在一个单位正电荷的库仑场中运动，

4、与氢原子模型完全相似，所以光谱和能级与氢原子相同。价电子远离原子实运动-e价电子远离原子实1.原子实极化（形成电偶极子），使电子又受到电偶极子的电场的作用，能量降低，同一n值，越小，极化越强。2.轨道贯穿（电子云的弥散），对于那些偏心率很大的轨道，接近原子实的那部分还可能穿入原子实发生轨道贯穿，这时Z*>1,从而使能量降低。3.光谱项为：二、原子实极化、轨道贯穿改写后：所以n*

5、一.实验事实主线系:二辅一辅线系限第4条第3条第2条第1条主线系:二辅:增加一辅:二.推理解释Li原子spdf4s4p4d4f4323s3p3d2s2pLi基态spdf4s4p4d4f4323s3p3d2s2pLi基态主线系:二辅:n增加,ΔE下降电子自旋的引入2施特恩-盖拉赫实验原子空间取向的量子化均匀磁场中：非均匀磁场中：实验结果：当时，P上只有一条细痕，不受力的作用。均匀时，P上仍只有一条细痕，不受力的作用。当当不均匀时，P上有两条细痕，受两个力的作用。玻尔磁子1.电子轨道运动磁矩方向与i方向满足右手螺旋关系电子轨道运动的闭合电流为：面积：一个周期面积扫过的面积：玻尔磁子τ为周期4

6、.4电子自旋同轨道运动相互作用1.引入.:为什么单价原子光谱有双线精细结构？2.本节中心:电子自旋;原子态:4.4电子自旋与轨道运动的相互作用一、电子自旋1、电子自旋概念的提出为了说明碱金属原子光谱的双线结构，和解释斯特恩-革拉赫实验结果，两位不到25岁的荷兰大学生乌仑贝克和古兹米特大胆地提出电子的自旋运动的假设。“你们还年轻，有些荒唐没关系”（导师埃伦菲斯特）按照这一假设，电子除轨道运动外，还存在一种自旋运动，和自旋运动相联系还存在自旋角动量。2、电子自旋角动量量子数3、电子自旋角动量空间取向量子化4、电子自旋磁矩电子轨道运动磁矩:5、单电子总角动量对于单电子s＝1/2,所以：1928

7、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，为这个假设提供了理论依据。在无外场情况下，守恒，大小、方向不变，和绕进动，且保持夹角不变。二、自旋--轨道运动相互作用能1、磁性物体在磁场中运动的附加能量2、自旋-轨道相互作用能电子的自旋运动和轨道运动之间通过磁相互作用。在电子为静止的坐标系上，原子实（Z*e）绕电子旋转，并产生磁场B，并与自旋磁矩作用。变换回以核为静止的坐标系，并考虑两坐标系变换的相对论（时间差