碱金属原子与电子自旋.doc

碱金属原子的光谱碱金属原子的光谱有相仿的结构，一般观察到的线系有四种，主线系，第一辅线系（慢线系），第二辅线系（锐线系），伯格曼线系（基线系）。特点；主线系第一条线为红色的，其余在紫外。第一辅线系在可见光部分。第二辅线系第一条线在红外，其余在可见光部分。伯格曼线系全在红外。碱金属光谱可用氢原子光谱相仿的公式表示，但是通过实验得出光谱中有效量子数不是整数，而是比相应的整数小，可用n-表示。有效量子数等于里德伯常数除光谱项后开方。通过实验可得；主线系是p能级向s能级跃迁，第二辅线系是s能级向p能级跃迁，第一辅线系是d能级向p能级跃迁，伯格慢线系是f能级向d能级跃迁。光谱项表达式（把原来的n用n-表示）能级图原子实的极化和轨道的贯穿通过对碱金属的研究，可以认为光谱是由原子最外面的电子产生的，内部电子及原子核构成正一价的原子实，与氢原子核相仿。由于原子实有一定的空间结构易发生原子实的极化和电子在原子实内贯穿。原子实的极化；原子实有Z个正电荷，Z-1个负电荷构成原子核在圆心的正一价的原子实。由于原子实外负电子的作用，使得原子核负电子构成的球心不重合，产生一个电偶极子，使电子能量降低。轨道的贯穿；电子在运动过程中有一段时间穿入原子实，使得电子绕动时内部电荷大于一，有公式光谱项与z方乘正比。Z大于一，除到分母上使n变小。碱金属原子光谱的精细结构通过对碱金属原子光谱的观察，可知；主线系的第一条谱线中的线间隔与第二辅线系的谱线中线间隔相等，主线系的谱线内线间隔随波数增加而减小，第二辅线系的谱线内线间隔不变，第一辅线系谱线内有三条线。结论；s能级为单层，p，d，f为双层结构。相同量子数n，随l增大双层间距减小；相同l，随量子数n增大双层间距减小。电子自旋同轨道运动的相互作用电子自旋与能级的分裂；乌楞贝克和古德史密斯提出电子有某种方式的自旋，自旋角动量为h/2的一半，轨道定下来了，轨道角动量就是定值，轨道量子数L是取定值，角动量向有2L+1个取向，电子的自旋角动量的取向是不定的，自旋角动量的取向影响能量，观察能级是双层的，那么自旋角动量的取向为二，2s+1=2，s=1/2。J=l + s。电子自旋与轨道运动相互作用能量的计算；附加能量,电子的磁矩乘磁场强度再乘夹角的余弦。磁矩等于电子的荷质比乘电子自旋角动量。磁场强度等于(真空磁导率除4)乘（有效电荷数乘e除r方）乘速度乘sin，为半径与速度的夹角。真空磁导率乘真空介电常数等于光速平方的倒数。轨道角动量等于质量乘半径乘速度乘sin，取代上式速度乘sin。求出附加能。总角动量等于轨道角动量加自旋角动量，等式两边同时平方，得出轨道角动量乘自旋角动量乘夹角的余弦。求出附加能。得到的附加能除二为正真的附加能。使用h/2乘相应量子数等于角动量取代角动量。使用半径平均值取代半径，半径平均值等于有效电荷数的立方除（玻尔第一轨道的立方乘量子数的立方乘L(L+1/2)(L+1)）。用ahc取代系数。附加光谱项；附加能除hc附加波数，两光谱项之差，附加波数与n的立方，L(L+1)乘正比，与有效电荷数的四次方乘反比。附加能量差；附加波数乘hc碱金属原子态的符号L 0 1 2 3 S p d f用大写的S,P,D,F代表原子态，左上角为2s+1表示能级层数，右下角为总角动量量子数j单电子辐射跃迁的选着定则；L=+1，-1 j=0，+1，-1 经验总结氢原子光谱的精细结构与蓝姆移动主要能量相对论效应产生的附加能电子自旋同轨道运动的相互作用附加能总能量，三个能量相