第五章--多电子原子ppt课件.ppt

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1、第五章多电子原子(多个价电子)1.教学内容§5.1氦原子及镁原子的光谱和能级§5.2有两个价电子的原子态§5.3泡利原理和同科电子§5.4复杂原子光谱的一般规律§5.5辐射跃迁的普用选择定则§5.6氦氖激光器2.教学要求（1）掌握氦原子、镁原子等具有两个价电子原子的光谱和能级。（2）掌握原子的耦合矢量模型（L-S耦合和j-j耦合）的步骤、适用范围，正确地求出电子组态构成的原子态（光谱项）。3.（3）掌握洪特原则、朗德间隔定则和电偶极辐射跃迁选择定则，并能正确画出能级图，解释氦原子、镁原子等具有两个价电子原子的光

2、谱的形成。（4）了解复杂原子光谱一般规律。（5）掌握泡利不相容原理，正确构造出同科电子原子态。（6）了解原子激发和辐射跃迁的基本概念，了解氦氖激光器的原理。4.重点多电子原子的光谱能级图和原子态L-S耦合泡利原理和同科电子原子态的确定辐射跃迁的普用选择定则。难点L-S耦合多电子原子基态的确定和能级高低的判别泡利原理和同科电子原子态的确定5.§5.1氦原子及镁原子的光谱和能级一、氦原子的光谱和能级二、镁原子的光谱和能级6.一、氦原子光谱实验规律和能级1.具有原子光谱的一般规律；2.谱线也分为主线系,第二辅线系（锐

3、线系），第一辅线系（漫线系）和柏格曼线系（基线系）；3.特殊性:两套光谱:(1)单线系(紫外区和远紫外区)(2)三重线系或有复杂结构的线系(三分线或六分线)(红外区)。7.推论:有两套能级单层能级三层能级(两套之间无跃迁)注意:任何具有两个价电子的原子或离子都与氦原子的光谱和能级结构相类似。8.9.上图是氦的能级和能级跃迁对应光谱图。能级分单态能级和三重态能级，早期还被误认为是两种氦（正氦和仲氦）的行为。氦的第一激发态1s2s有两个态1S0和3S1，三重态的能级比单态低0.8ev。23S1和21S0都是亚稳态

4、，21S0的寿命为19.5ns，氦的电离能(He＋)为24.6ev，是所有元素中最大的。10.实验发现，碱土族元素原子与氦原子的能级和光谱结构相仿，光谱都有两套线系，即两个主线系，两个漫线系（第一辅线系），两个锐线系（第二辅线系）…。但这两套光谱的结构十分不相同：一套是单线结构，另一套是多线结构。相应的能级也有两套，单态能级和三重态能级，两套能级之间无偶极跃迁。二、镁原子光谱实验规律和能级双电子系统：氦原子和碱土族元素（铍、镁、钙、锶、钡、镭、锌、镉、汞原子）11.12.实验发现B+、Al+、C++、Si++的

5、能级和光谱结构与氦的相似，也分单重态和三重态两套能级。在周期表中同一竖列（同一族）诸元素有相似的能级和光谱结构，有相似物理、化学性质。13.§5.2有两个价电子的原子态二、L-S耦合一、电子组态三、氦原子能级和光谱四、j-j耦合14.一、电子组态:处于一定状态的若干个（价）电子的组合（n1l1n2l2n3l3…)。两个电子之间的相互作用:例：氦原子基态:1s1s第一激发态:1s2s镁原子基态:3s3s第一激发态:3s3p电子组态:15.二、L-S耦合（0）适用条件（1）两个轨道角动量的耦合（2）两个自旋角动量的

6、耦合（3）总轨道角动量与总自旋角动量的耦合（4）原子态的标记法（5）洪特定则（6）朗德间隔定则（7）跃迁的选择定则16.（0）适用条件适用条件:两个电子自旋之间的相互作用和两个电子的轨道之间的相互作用，比每个电子自身的旋--轨相互作用强。即G1(s1s2),G2(12),比G3(s11),G4(s22),要强得多。推广到更多的电子系统：L-S耦合：(s1s2…)(l1l2…)=(SL)＝Ｊ17.（1）两个轨道角动量的耦合设l1和l2分别是两个电子的角动量量子数，它们耦合的总角动量的大小由量子数Ｌ表示为其

7、量子数L取值限定为18.轨道角动量矢量合成(a)(b)(c)19.（2）两个自旋角动量的耦合设s1和s2分别是自旋角动量量子数，它们耦合的总角动量的大小由量子数S表示为其量子数S取值限定为20.当s1=s2=1/2时:S=0,ms=0单态(singlet)S=1,ms=-1,0,1三重态(triplet)21.22.当L>S时,每一对L和S共有2S+1个J值;当L

8、1时，J=L+1，L，L-1。（3）总轨道角动量与总自旋角动量的耦合23.LS耦合的矢量图24.(4)原子态的标记法（s=0）1（s=1）3L+1,L,L-1(S=1)L(S=0)01234SPDFG25.解：（1）考虑nsn´p电子组态的L-S耦合可能导致的原子态2s＋1Lj，按照L-S耦合规则：PS＝ps1＋ps2，总自旋量子数取S＝½＋½＝1，½－½＝0两个值；PL=pl1＋pl