1、 高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材（1）主线系（the principal series） ：谱线最亮，波长的分布范围最广，第一呈红色，其余均在紫外，各谱线的波数均可表示成为22)()2(pnRsR 4 , 3 , 2ns、p：很小的修正数（2）第一辅线系（漫线系the diffuse series） ：在可见部分，其谱线较宽，边缘有些模糊而不清晰，故又称漫线系，其中各谱线的波数均表示成为：22)()2(dnRpR 5 , 4 , 3n
2、 d：很小的修正数。（3）第二辅线系（锐线系the sharp series） ：第一条在红外，其余均在可见区，其谱线较宽，边缘清晰，故又称锐线系。锐线系和漫线系的系限相同，所以均称为辅线系。22)()2(snRpR 5 , 4 , 3n高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材（4）柏格曼系（基线系the fundamental series） ：波长较长，在远红外区，它的光谱项与氢的光谱项相差很小，又称基线系22)()3(fnRdR 6 , 5 , 4nf：很小的修正数。2钠原子光谱主线系：22)()3(pnRsR 5 , 4 , 3n
3、第一辅线系：22)()3(dnRpR 5 , 4 , 3n第二辅线系：22)()3(snRpR 6 , 5 , 4n柏格曼系：22)()3(fnRdR 6 , 5 , 4n高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材二、碱金属原子的里德伯公式二、碱金属原子的里德伯公式H原子光谱：)11()()(22nmRnTmT当n时，2)(mRmT系限。碱金属原子的光谱：)*1*1(22*nmRTTnm *mn 碱金属原子的里德伯公式*n、*m：有效量子数。当n时，*mT系限。1有效量子数H原子：主量子数n是整数碱金属原子：*n、*m不是整数有效量子数高等
4、学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材线系公式：Li：主线系：22)()2(pnRsR nps 2第一辅线系：22)()2(dnRpRndp 2第二辅线系：22)()2(snRpRnsp 2柏格曼系：22)()3(fnRdRnfd 3Na：主线系：22)()3(pnRsR nps 3第一辅线系：22)()3(dnRpRndp 3第二辅线系：22)()3(snRpRnsp 3柏格曼系：22)()3(fnRdRnfd 3高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教
5、材高等学校试用教材高等学校试用教材 lnTnnTRnTTlnm*P.73高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材三三、锂锂原原子子的的能能级级图图hcTE高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材1碱金属原子的能量与n、l两个量子数有关，表示为lnE,。一个n，对应n个能级。而且nnfndnpnsEEEEE2锂原子基态：2s，22)2(ssRhcE 电离电势：eEUs2第一激发态：2p，22)2(ppRhcE第一激发电势：eEEUsp221高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教
6、材高等学校试用教材例1 (P.74)：已知钾原子基态为4s，其共振线(主线系第一条谱线)波长为766.5nm，主线系线系限为285.8nm，试求：(1)4s、4p的量子数亏损s、p的值。(2)钾原子的电离能。解：钾原子主线系的波数公式：22)()4(4pnRsRnps当n时，1610499. 314ms229. 244)4(42sRssRs钾原子的共振线：ps44共16共10194. 244msp764. 144)4(42pRppRp基态能量：eVshcEs399. 444高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材3.2 原子实极化和轨道贯
7、穿原子实极化和轨道贯穿碱金属原子光谱和H原子光谱既相似、又不同，这是由于原子结构的特点所引的。一、价电子与原子实一、价电子与原子实Li：Z=3=212+1Na：Z=11=2(12+22)+1K： Z=19=2(12+22+22)+1Rb：Z=37=2(12+22+32+22)+1Cs：Z=55=2(12+22+32+32+22)+1Fr：Z=87=2(12+22+32+42+32+22)+1共同之处：最外层只有一个电子价电子其余部分和核形成一个紧固的团体原子实价电子模型原子实(带+e电荷)+价电子高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材H
8、 原子：原子：带一个正电荷的带一个正电荷的原子核原子核+一个电子一个电子碱金属原子：碱金属原子：带一个正电荷的带一个正电荷的原子实原子实+一个价电子一个价电子相同之处：只有一个电子起作用不同之处：原子实原子核首先是基态不同Li、Na、K、Rb、Cs、Fr的基态依次为：2s、3s、4s、5s、6s、7s。其次是能量不同高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材二、原子实极化二、原子实极化价电子吸引原子实中的正电部分，排斥负电部分 原子实正、负电荷的中心不再重合 原子实极化 能量降低l小，b小，极化强，能量低 nnfndnpnsEEEEE三、轨
9、道贯穿三、轨道贯穿当l很小时，价电子的轨道极扁，价电子的可能穿过原子实 轨道贯穿。高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材实外 Z*=1 贯穿 Z* 1 平均：Z* 1光谱项：2*2*22*)(nRZnRnRZT*Znn n 22*nRnRT 22*nRhcnRhcEl小 贯穿几率大 能量低 nnfndnpnsEEEEE高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材四、碱金属光谱的精细结构四、碱金属光谱的精细结构选择定则：1l，解释碱金属光谱但不能解释碱金属光谱的精细结构高等学校试用教材高
10、等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材 施特恩施特恩盖拉赫实验与电子自旋盖拉赫实验与电子自旋 z高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材自旋磁矩：Smes，(Lmel2)BshssmeSme32) 1(外场方向投影：BzzSme，共两个偶数，与实验结果相符。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，为这个假设提供了理论依据。原子的磁矩=电子轨道运动的磁矩+电子自旋运动磁矩+核磁矩。高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材
11、高等学校试用教材河西学院物理系河西学院物理系例如：当1l时，23211j 21211j222) 1(hhllL2232) 1(hhssS223,22152) 1(hhhjjJL和S不是平行或反平行，而是有一定的夹角cos2222LSSLJ) 1() 1(2) 1() 1() 1(2cos222ssllsslljjLSSLJ高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材电子由于轨道运动而具有磁场：slE,LSrmeZ322*082)2)(1() 1()
12、 1(21coshsslljjLSLS2001c高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材slE,3222*01441rcmeZ2)2)(1() 1() 1(hsslljjr是一个变量，用平均值代替：) 1)(21()1(3312*3lllnaZr 其中：2220144meha代入整理得：2) 1() 1() 1() 1)(21(34*2,sslljjlllnZRhcEsl原子的总能量：sllnEEE, 高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材三、碱金属原子能级的分裂三、碱金属原子能级
13、的分裂21 lj，能级分裂为双层当21 lj时，) 1)(21(234*2,llnZRhcEsl当21 lj时，)21(234*2,llnZRhcEsl双层能级的间隔：) 1(234*2llnZRhcE 0l讨讨论论：1能级由n、j、l三个量子数决定，当0l时，sj ，能级不分裂；当0l时，21 lj，能级分裂为双层。 高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材2能级分裂的间隔由n、l决定当n一定时，l大，E小，即 fdpEEE444当l一定时，n大，E小，即 pppEEE4323双层能级中，j值较大的能级较高。4碱金属原子态符号：jsLn
14、12 如 3n 0l 21j 2/123 S1l 23j 2/323 P21j 2/123 P2l 25j 2/523 D23j 2/323 D 高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材5单电子辐射跃迁的选择定则1l 1, 0 j四、对碱金属光谱精细结构的解释四、对碱金属光谱精细结构的解释1主线系：主线系：nps 2 22/122/12SPn 22/122/32SPn 高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材2第二辅线系：第二辅线系：nsp2 22/122/12PSn 22/322/
15、12PSn3第一辅线系：第一辅线系：ndp 2 22/322/32PDn 22/122/32PDn 22/322/52PDn 2/52Dn 22/12P4基线系：基线系：nfd 3 32/522/52DFn 32/322/52DFn 32/522/72DFn 2/72Fn 32/32D 高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材 高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材 高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材复习：H原子： 2nRTn 2nRhcEn类H离子： 22nRZTn 22nRhcZEn碱金属原子：2)(lnRTnl 2)(lnRhcEnl共同处？不同处？若核(实)外有两个电子，由两个价电子跃迁而形成的光谱如何？能级如何？原子态如何？ 高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材高等学校试用教材He：Z=2Be：Z=4=212+2Mg：Z=12=2(12+22)+2Ca：Z=20=2(12+22+22)+2Sr：Z=38=2(12+22+32+22)+2Ba：Z=56=2(12+22+32+32+22)+2Ra：Z=88=2(12+22+32+42+32+22)+2
