第五章多电子原子

第五章多电子原子一双电子原子光谱和能级的特点和规律⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧镁原子态。三层跃迁，有几个亚稳且单层不能向单层能级和三层能级，复杂线系单线系光谱形成两套氦原子.2.1二双电子原子光谱和能级的理论1.电子组态一种对原子中电子所处状态的标志：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=组态的能量差就较小。与而别，组态的能量就有很大差与如能量也不同。，不同对于两个电子，能量不同。，），不同，（对单个电子，P2S1S2S1S2S1S1S1lnlnlnlnln21snl221122112.电子组态构成的原子态（双电子原子能级的精细结构）对于单电子组态原子态(⎯⎯⎯⎯⎯⎯种）旋一轨作用（6→→2Ll+1,l-1),其能级分裂成两个；对于两个电子的组态原子态（多少个），能级分裂如何？⎯⎯⎯⎯⎯⎯种）旋一轨作用（61).LS耦合（即G1（S1S2）和G2（）大（）和（比22431321)slGslGll①形成的原子态1,021==+spppsssrrr2121,,21llllLPPPLll−+==+KrrrSLSLJPPPJLs−+==+,,Krrr例：对pd电子，S=01在LS耦合下L=11P13P0，1，221D23D1，2，331F33F2，3，4②.各原子态（能态）能级的分裂规律洪特定则：从同一个电子组态形成的能级中，重数越高，能级越低（即S越大，能级越低）；重数相同时，L值越大能级越低。关于同一L值中，不同J值能级高低⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧==次序，如越小，能级越低，倒转次序如：单电子越大，能级越高，正常JJJJ2123朗德间隔定则：在一个多重能级的结构中，11JE∝Δ能级的间隔同有关的J值中较大的一个成正比。如：中，2,1,03P等中，32,2123123,2,131201=ΔΔ=∝Δ∝ΔEEDEE。反过来再看氦和镁的能级图。2).JJ耦合：即G3和G4比G1和G2强，也就是说电子的自旋同自己的轨道运动相互作用比两个电子间的自旋和轨道运动相互作用强。这是每个电子的自旋角动量和轨道角动量就要合成各自的总自旋角动量，即sljppP+=uuvuuvuuv，每个电子的自旋角动量和轨道角动量都绕着各自的总角动量旋进。然后两个电子的总角动量合成原子的总角动量，即12jjPPP+=Juvuuvuuv。由于昀后是1jPuuv和2jPuuv合成JPuuv，故称此种耦合过程为耦合。JJ−①．原子态每个电子合成的总角动量为lsPPPj+=vvvj可以去下列数值,,jlsls=+−K因为每个电子的自旋量子数12s=，上式变为12jl=+或12jl=−。昀后每个电子的总角动量1jPuuv再和另一电子的总角动量合成原子的总角动量1jPuuvJPuuv。12JjjPPP=+rrr其值为(1)JPJJ=+hJ可以取如下数值121212,1,,Jjjjjjj=++−−L②．能级的分裂情况（仅举例说明理论计算结果）先按j1和j2分开（一般来说，j大能级高）3).LS耦合与JJ耦合的分析比较①．无论在LS耦合还是在JJ耦合中，原子态的态数相同，而且代表原子态的J值也相同的；②．对电子组态，LS耦合使单重态与三重态分开，而JJ耦合则是能级两量分开。如ps组态，在什么条件下适用LS耦合，什么条件下适用JJ耦合，要具体分析。一般情况是，对于轻原子，一般适用于LS耦合，而对于重原子以及某些高激发态的原子，则一般适用于JJ耦合。[]1三多电子原子光谱和能级的普遍规律1等电子系列粒子光谱和能级的规律(相似性原理)2电子增加时能级结构的变化规律(多重性交替定律)3多电子原子态的确定⎩⎨⎧JJLS4辐射跃迁选择定则⎪⎩⎪⎨⎧±=Δ±=Δ=Δ1,01,00JLS例题：设某原子具有两个价电子，它们的角动量量子数分别为,21,1;21,22211====slsl试用（1）LS耦合（2）jj耦合求出全部的原子态。解：（1）LS耦合S=011关于ps组态能级论序列变化的比较可参考：原子物理学，楮圣麟。L=11P13P0，1，221D23D1，2，331F33F2，3，4共12个原子态，总角动量为4，3，2；3，2，1；2，1，0；3，2，1。（一种状态只有一个角动量）212=j23231=j(23,21)2,1(23,23)3,2,1,025(21,25)3,2(23,25)4,3,2,1共12个原子态，总角动量为4，3，2；3，2，1；2，1，0；3，2，1。结论：（1）原子态的总数相同，总角动量J值也相同。这说明总角动量在任何情况下都是守恒的，不论采用什么耦合方式都不变。（2）两种耦合所得能级间隔不同，这反映了几个作用强弱的不同。