6第六章 磁场中的原子.doc

第六章 磁场中的原子一、学习要点1原子有效磁矩 , (会推导)2外磁场对原子的作用：（1）拉莫尔进动圆频率(会推导): （2）原子受磁场作用的附加能量:附加光谱项能级分裂图（3）史盖实验；原子束在非均匀磁场中的分裂,（m为原子质量）（4）塞曼效应：光谱线在外磁场中的分裂，机制是原子磁矩与外磁场的相互作用,使能级进一步的分裂所造成的. 塞曼效应的意义正常塞曼效应：在磁场中原来的一条谱线分裂成3条,相邻两条谱线的波数相差一个洛伦兹单位Cd 6438埃 红光1D21P1氦原子 66781埃 1D21P1反常塞曼效应：弱磁场下：Na黄光：D2线 5890埃 2P3/22S1/2（1分为6）；D1线5896埃 2P1/22S1/2（1分为4）Li (2D3/22P1/2)格罗春图、相邻两条谱线的波数差、能级跃迁图选择定则 垂直磁场、平行磁场观察的谱线条数及偏振情况帕邢贝克效应：强磁场中反常塞曼效应变为正常塞曼效应，（5）顺磁共振、物质的磁性二、基本练习1楮书P197 P1982选择题（1）在正常塞曼效应中，沿磁场方向观察时将看到几条谱线：A0； B.1； C.2； D.3（2）正常塞曼效应总是对应三条谱线，是因为：A每个能级在外磁场中劈裂成三个； B.不同能级的郎德因子g大小不同；C每个能级在外场中劈裂后的间隔相同； D.因为只有三种跃迁（3）B原子态2P1/2对应的有效磁矩（g23）是A. ； B. ； C. ； D. .(4)在强外磁场中原子的附加能量除正比于B之外,同原子状态有关的因子有：A.朗德因子和玻尔磁子 B.磁量子数、朗德因子C.朗德因子、磁量子数ML和MJ D.磁量子数ML和MS(5)塞曼效应中观测到的和成分,分别对应的选择定则为：A； B. ;时不出现；C. ，； D. (6)原子在6G3/2状态,其有效磁矩为：A； B. 0； C. ； D. (7)若原子处于1D2和2S1/2态,试求它们的朗德因子g值：A1和2/3； B.2和2/3； C.1和4/3； D.1和2（8）由朗德因子公式当L=S,J0时,可得g值：A2； B.1； C.3/2； D.3/4（9）由朗德因子公式当L=0但S0时,可得g值：A1； B.1/2； C.3； D.2（10）如果原子处于2P1/2态,它的朗德因子g值：A.2/3； B.1/3； C.2； D.1/2（11）某原子处于4D1/2态,若将其放于弱磁场中,则能级分裂为：A2个； B.9个； C.不分裂； D.4个（12）判断处在弱磁场中,下列原子态的子能级数那一个是正确的：A.4D3/2分裂为2个； B.1P1分裂为3个； C.2F5/2分裂为7个； D.1D2分裂为4个(13)如果原子处于2P3/2态，将它置于弱外磁场中时，它对应能级应分裂为：A.3个 B.2个 C.4个 D.5个(14)态1D2的能级在磁感应强度B的弱磁场中分裂多少子能级?A.3个 B.5个 C.2个 D.4个(15)钠黄光D2线对应着32P3/232S1/2态的跃迁，把钠光源置于弱磁场中谱线将如何分裂：A.3条 B.6条 C.4条 D.8条(16)碱金属原子漫线系的第一条精细结构光谱线(2D3/22P3/2)在磁场中发生塞曼效应,光谱线发生分裂,沿磁场方向拍摄到的光谱线条数为A.3条 B.6条 C.4条 D.9条(17)对钠的D2线(2P3/22S1/2)将其置于弱的外磁场中，其谱线的最大裂距和最小裂距各是A.2L和L/6; B.5/2L和1/2L; C.4/3L和2/3L; D.5/3L和1/3L(18)使窄的原子束按照施特恩盖拉赫的方法通过极不均匀的磁场 ，若原子处于5F1态，试问原子束分裂成A.不分裂 B.3条 C.5条 D.7条（19）（1997北师大）对于塞曼效应实验，下列哪种说法是正确的？A实验中利用非均匀磁场观察原子谱线的分裂情况；B实验中所观察到原子谱线都是线偏振光；C凡是一条谱线分裂成等间距的三条线的，一定是正常塞曼效应；D以上3种说法都不正确.3计算题(1)分析4D1/2态在外磁场中的分裂情况 .(2)原子在状态5F中的有磁矩为0，试求原子在该状态的角动量.(3)解释Cd的6438埃的红光(1D21P1) 在外磁场中的正常塞曼效应，并画出相应的能级图.(4)氦原子从1D21P1跃迁的谱线波长为6678.1埃,(a)计算在磁场B中发生的塞曼效应(,用L洛表示); (b) 平行于磁场方向观察到几条谱线？偏振情况如何？(c)垂直于磁场方向观察到几条谱线？偏振情况如何？(d)写出跃迁选择定则，画出相应跃迁图 .（5）Hg原子从6s7s3S16s6p3P1的跃迁发出波长为4358埃的谱线,在外磁场中将发生何种塞曼效应？试分析之.(6)计算Hg原子从6s7s3S16s7p3P2跃迁发出的波长为5461nm的谱线,在外场B=1T中所发生的塞曼效应（7）试举两例说明如何测量普朗克常数 .（8）处于2P1/2态的原子在半径为r=5cm.载有I=10A的线圈轴线上，原子和线圈中心之间的距离等于线圈的半径，求磁场对原子的最大作用力 .（9）处于正常状态下的氢原子位于载有电流I=10A长直导线旁边，距离长直导线为r=25cm的地方，求作用在氢原子上的力 .（10）若要求光谱仪能分辨在的磁场中钠原子谱线589nm（2P3/22S1/2）的塞曼结构，试求此光谱仪最小分辨本领. （已知：）（2000中科院）（11）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1.751011C/kg）（2001中科院固体所）；Ca原子3F