原子物理学——碱金属原子的光谱

1、4.1 碱金属原子的光谱一、碱金属原子的光谱各个碱金属原子的光谱具有相似的结构，光谱线也类似于氢原子光谱，可分成几个线系，一般观察到的有四个线系，分别称为主线系、第一辅线系(或称漫线系、第二辅线系(或称锐线系)和柏格曼系(基线系)。ffi4.2ffi4.2钠匕线系的吸收谛，从第五条1ft1ft蛀超(1)主线系(theprincipalserie：谱线最亮，波长的分布范围最广，第一呈红色，其余均在紫外。(2)第一辅线系(漫线系 thediffuseseries：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。(3)第二辅线系(锐线系 thesharpseries：第一条在红外，其余均

2、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。(4)柏格曼系(基线系 thefundamentalseries：波长较长，在远红外区，它的光谱项与氢的光谱项相差很小，又称基线系二、线系公式一一一11H 原子光谱：T(m)T(n)R()mn漉数 U 米3主线系第二辅线系柏格曼线系RT(m)系限。m与氢光谱类似，碱金属原子的光谱线的波数也可以表示为n*、m*：有效量子数。3.光谱项电子状态用量子数n、l、ml描述REnlhc2nx(ns,np,nd(nl)RTn,l2nx(ns,np,nd)(nl)当n时,里德伯研究发现,二项之差：Tm*Tn*R(m*?n

3、*?n*m*碱金属原子的里德伯公式当n时,Tm*系限。1.有效量子数H 原子： 主量子数碱金属原子：n*2.量子数亏损n 是整数m*不是整数有效量子数n*、m*和整数之间有一个差值,l表不,lnn*量子数亏损l与n无关，与 l 有关,大,0、1、2、3s,p,d,fTn*R7n*T(n)n*TTm*n*n*n*RLi1.09729105cm14.电子状态符号对一定的 n,l=0、1、2共n个值。对一定的 l,ml=0、1、2,共 2l+1 个值。l=0、1、2、3、4s、p、d、f、柏格曼系：RR(3d)2(nf)23dnf表4J4J锤的光谱嗔值和有效子数数据来源电子惠Ft三2345 56 6

4、7 7A A第二辅线系转,f f= =n nT*n4343翎4.44.4l l党9 936280.536280.52.5962.5968474J8474J3 3.的&5186,95186,94J994J993499.63499.65.5995.5992535.32535.36.5796.579OaJOaJ主线不PiJPiJ- -1 1T*285gL4285gL41253931253932.9562.9567017.07017.03.9543.9544472.84472.84,9544,9543 3094.4094.45.9555.95522158.22158.9 969S469S40.050.

5、05第一镂续系rVrVT.nizm.5izm.52.9992.9996 6蝴.53.53.9999994389.24389.25000500030462239-430462239-46.0017,0006.0017,0000.0010.001柏格曼线系Tn6S55.56S55.54.0004.000431,2431,25.0045.0043(Bl3(Bl# #0OW0OWT2727419,4419,412186.412186.46K54.K6K54.K4387J4387J3046.63046.62238.32238.3表 4.1 列出了从锂原子的各个线系算出的 T、n*以及，从表中可以看出:(

6、1)n*一般略小于 n,只有个别例外。(2)同一线系的差不多相同，即 l 相同的大概相同。不同线系的不同，且 l 愈大，愈小。(4)每个线系的系限波数恰好等于另一个线系的第二项的最大值。总结以上所述，锂原子的四个线系，可用下列公式表示：第一辅线系：JJ2pnd(2p)(nd)RRRRc222pns(2p)(ns)主线系:RR22(2s)(np)2snp第二辅线系:表4.24.2钠的光谓国值和有效子数数据来源电子态JI=34 45 56 67 78 8A A第二辅线系a,Za,Z=0=0Tfi*41444.941444.9L6L6”15706,515706,5上643643B245.8B245.

7、8工64664650735507354*6514*6513 343%943%95,6525,65224JJ1.24JJ1.9 96.6496.6491 1犯主线系P P=1 1T.n2424& &9 9 7 72J172J171J181.9181.93.1333.1336408.96408.94.1384.1384152.94152.95 &6,1426U37.U3。，盹笫一辆统系djdj= =2 2Tn12274.4274.42S97,52S97,53.9S93.9S94411.64411.64.9S?4.9S?339.8339.85989

8、59892245.02245.0699J699J1720.1720.17.9B77.9B7O.OJO.OJ柏格曼线系Ta6858.66858.64.0004.000,-,- -4343 8,68,65.0015.0011 13039,73039,76.OOH6.OOH2231.02231.07.0127.0121 1708.2708.28.0158.0150.000.00邕T12121 1环.4.4,6854.8,6854.84 43S7U3S7U3O43O4 ,6,62238.32238.31713,71713,7柏格曼系：-JJ3dnf(3d)(nf)主线系:一3snp第二辅线系:RR(3

9、p)*2(ns)2c3pns、锂原子的能级图 EhcT1 .碱金属原子的能量与 n、l 两个量子数有关，表示为EnJ。一个 n,对应 n个能级。而且2 .锂原子例：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：钾原子的电离能。解：钾原子主线系的波数公式:RR4snp22E EnsE EnpEndEnfEn基态：2s,(2Rhcs)2第一激发态：2p,E2PRhc(2P7电离电势:E2se第一激发电势：UI巨匚e(1)4s、4P 的量子数亏损s、p的值。图4.34.3锂原于能级图0 01000010000200002000030000300004000040000厘米 Tft8765432(4s)(np)当n时，4s3.499