原子物理课件 第1节 原子的磁矩
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§ 6.1 原子的磁矩
1
在磁场中的原子
1896年，荷兰物理学家塞曼发现：若把光源放在磁场中， 则一条谱线就会分裂成几条，这种现象称为塞曼效应。
正常塞曼效应：一条谱线在外磁场作用下，分裂为等间隔 的三条谱线。
反常塞曼效应：除正常塞曼效应外的塞曼效应。
如何解释？
正常塞曼效应
反常塞曼效应
2
原子的总磁矩和有效磁矩
（2）J-J 耦合
g
gi
J(J
1)
ji(ji 1) J P(J P 2J(J 1)
1)
gp
J(J
1)
J P(J P 1) 2J(J 1)
ji(ji
1)
gi ji 是最后一个电子的, g p J P是(n-1)个电子集体的 。5
pj 作进动。
μ在 pj 方向投影是恒定的，垂直 pj 的分量因旋转，其对外平
均效果为零。所以对外起作用的是μj ，常把它称为电子的总 磁矩。
μj μl cos(l , j) μs cos(s , j)
[
pl
cos(l
,
j)
2
ps
cos(s
,
j)]
e 2m
Pj Pl
Ps
由余弦定理，有：
pl2 ps2 p2j 2 ps pj cos(s , j) ps2 pl2 p2j 2 pl pj cos(l , j)
1．单价电子原子的总磁矩 轨道磁矩：
Pj Pl
l
e 2m
pl
he
4 m
l(l 1)
l(l 1)BΒιβλιοθήκη Psµs 自旋磁矩：
µl
s
e m
ps
he
2 m
1 (1 1) 22
3B
µ
μl 和μs 合成的总磁矩并不与总角动量 pj 共线，见图。
3
由于pl（μl）和 ps（μs）都绕 pj 作进动，所以合成的μ也绕
µs µ
µl
µj
4
单电子原子的磁矩
j
1
p
2 j
pl2
2
p
2 j
ps2
e 2m
pj
g
e 2m
pj
g 1
p
2 j
pl2
2
p
2 j
ps2
1
j( j 1) l(l 1) s(s 1) 2 j( j 1)
2、多价电子原子的磁矩
μJ
g
e 2m
pJ
朗德因子
（1）L-S 耦合 g 1 J (J 1) L(L 1) S(S 1) 2J (J 1)
1
在磁场中的原子
1896年，荷兰物理学家塞曼发现：若把光源放在磁场中， 则一条谱线就会分裂成几条，这种现象称为塞曼效应。
正常塞曼效应：一条谱线在外磁场作用下，分裂为等间隔 的三条谱线。
反常塞曼效应：除正常塞曼效应外的塞曼效应。
如何解释？
正常塞曼效应
反常塞曼效应
2
原子的总磁矩和有效磁矩
（2）J-J 耦合
g
gi
J(J
1)
ji(ji 1) J P(J P 2J(J 1)
1)
gp
J(J
1)
J P(J P 1) 2J(J 1)
ji(ji
1)
gi ji 是最后一个电子的, g p J P是(n-1)个电子集体的 。5
pj 作进动。
μ在 pj 方向投影是恒定的，垂直 pj 的分量因旋转，其对外平
均效果为零。所以对外起作用的是μj ，常把它称为电子的总 磁矩。
μj μl cos(l , j) μs cos(s , j)
[
pl
cos(l
,
j)
2
ps
cos(s
,
j)]
e 2m
Pj Pl
Ps
由余弦定理，有：
pl2 ps2 p2j 2 ps pj cos(s , j) ps2 pl2 p2j 2 pl pj cos(l , j)
1．单价电子原子的总磁矩 轨道磁矩：
Pj Pl
l
e 2m
pl
he
4 m
l(l 1)
l(l 1)BΒιβλιοθήκη Psµs 自旋磁矩：
µl
s
e m
ps
he
2 m
1 (1 1) 22
3B
µ
μl 和μs 合成的总磁矩并不与总角动量 pj 共线，见图。
3
由于pl（μl）和 ps（μs）都绕 pj 作进动，所以合成的μ也绕
µs µ
µl
µj
4
单电子原子的磁矩
j
1
p
2 j
pl2
2
p
2 j
ps2
e 2m
pj
g
e 2m
pj
g 1
p
2 j
pl2
2
p
2 j
ps2
1
j( j 1) l(l 1) s(s 1) 2 j( j 1)
2、多价电子原子的磁矩
μJ
g
e 2m
pJ
朗德因子
（1）L-S 耦合 g 1 J (J 1) L(L 1) S(S 1) 2J (J 1)