第三章原子的精细结构
原子的超精细结构
• 电离能：随主量子数增加而增大
• 自旋量子数：描述电子自旋方向的量子数
• 电子亲和能：随主量子数增加而减小
原子光谱与电子跃迁
原子光谱
电子跃迁
• 原子光谱：原子吸收或发射光的谱线
• 电子跃迁：电子从一个能级跃迁到另一个能级
• 原子光谱线：特定波长的光谱线
• 电子跃迁类型：电子内部跃迁和电子外部跃迁
03
原子的超精细结构及其成因
超精细结构的定义与特点
超精细结构的定义
• 超精细结构：原子能级之间的微小分裂
• 超精细能级：超精细结构对应的能级
超精细结构的特点
• 结构微小：超精细能级间距远小于主能级间距
• 量子数关联：超精细结构受电子的量子数影响
超精细结构的主要类型及其形成机制
超精细结构的主要类型
THANK YOU FOR WATCHING
谢谢观看
量子态与能级
• 量子态：描述原子系统的状态
• 能级：量子态对应的能量值
⌛️
量子力学描述原子结构的方法
• 薛定谔方程：描述量子态随时间变化的基本方程
• 量子力学的矩阵表示法：用矩阵表示原子系统的状态和性质
02
原子的电子排布与能量
电子排布的基本原则与规律
电子排布基本原则
• 泡利不相容原理：同一个量子态下的电子不能具有相同的量子数
• 光谱方法：测量原子吸收或发射的光谱线
• 微波方法：测量原子在微波频率下的吸收或发射
• 磁共振方法：测量原子在磁场下的能级分裂
04
原子超精细结构的应用
原子超精细结构在物理学中的应用
原子超精细结构在物理学中的应用
• 量子力学理论验证：通过实验观测超精细结构验证量子力学理论
原子的精细结构电子的自旋
原子的精细结构电子的自旋原子是化学分子的基本单位，也是化学反应和化学变化的基本参考物。
原子结构是原子面临化学反应和化学变化的基本特征。
原子由核，电子和电子云构成。
核是原子中带有正电荷的中心，而电子则存在于核外的电子云中，又称外层电子。
电子是原子中最活跃的成分，掌握对电子的研究可以掌握整个原子的特征和行为。
其中包括原子的精细结构和电子自旋。
一、原子的精细结构原子的精细结构是指原子中电子能级的精细结构，通过电子吸收能、发射能和电子竞争的方式进行研究，以探测电子的能级结构和运动规律。
（一）原子能级原子能级是指原子中每个电子在不同能量状态下所处的状态。
原子中的能级可被分为基态，电子激发态以及离散态。
基态是能量最低的状态，所有能量处于基态的状态。
离散态是中间状态，处于基态和激发态之间。
电子激发态是指原子中的电子因为吸收或者失去能量而移动到一个较高的能量状态，成为激发态。
电子跃迁是指电子在不同的能量态之间运动时所产生的变化，这种变化会产生一定的能量。
电子跃迁的能量差可以通过光谱来测量，也可以通过测量电触发的荧光强度来测量。
（二）光谱分析光谱分析是一种探测化学物质的工具，通过电子的吸收和发射能来进行化学分析。
光谱分析可以被用于化学分析，探测电子沿着不同化学反应模式的运动规律。
光谱分析可以被用于探测分子和原子的特征，包括丰度，引力能和外加势能等等。
从光谱分析中可以得知原子的基态，激发态和离散态之间的能差，以及电子传递特征，提供了关于原子的精细结构和电子自旋的信息。
二、电子自旋电子自旋是指电子的一个内禀性质，即电子在原子内部的旋转方向。
电子是一种带有负电荷的基本粒子，也是电子云中最活跃的成分。
电子的自旋是由于自身的旋转而产生的，它与电子的电荷和运动都有关系。
电子的自旋是一种内在的、量子力学的性质，是由能量的守恒和角动量的守恒原理共同决定的。
（一）电子的自旋量子数电子的自旋是用量子力学的方法描述的，它具有双重自性，既是粒子，又是波。
原子的结构完整版PPT课件
工业领域应用
放射性同位素可用于材料 检测、无损探伤、辐射加 工等。
其他领域应用
放射性同位素还可用于科 学研究、环境保护、农业 生产等领域。
放射性同位素对环境影响及安全防护措施
对环境影响
放射性同位素衰变产生的射线会对环境和生物体造成危害，如污 染空气、水源和土壤等。
安全防护措施
为了保障人类和环境安全，需要采取一系列安全防护措施，如合 理选址、屏蔽防护、废物处理等。
放射性同位素概念及来源
放射性同位素定义
01
具有相同原子序数但质量数不同的同位素，能自发地放出射线
并转变为另一种元素。
放射性同位素来源
02
天然放射性元素和人工合成放射性元素。
放射性同位素衰变类型
03
α衰变、β衰变和γ衰变。
放射性同位素在医学、工业等领域应用
医学领域应用
放射性同位素可用于诊断 和治疗疾病，如放射性碘 治疗甲状腺疾病、PET扫 描等。
过渡元素位于周期表中间部分， 包括3~12列的元素。它们具有 多种氧化态和丰富的化学性质， 是构成众多合金和催化剂的重要
成分。
稀有气体元素
稀有气体元素位于周期表的最右 侧，它们具有稳定的8电子构型 （氦为2电子构型），化学性质 极不活泼，一般不易与其他物质
发生化学反应。
04
化学键与分子间作用 力
化学键类型及特点
分子间作用力影响物质的物理性质
分子间作用力主要影响物质的熔点、沸点、密度、硬度等物理性质。一般来说，分子间作用力越强，物质的熔点 、沸点越高，密度越大，硬度也越大。例如，氢键的存在使得水的熔沸点异常高，范德华力则主要影响由分子构 成的物质的物理性质。
05
原子光谱与能级跃迁
新人教版九年级化学上册第三单元《原子的结构》
离子键形成及特点
形成
由阴阳离子通过静电作用形成的化学键。
特点
没有方向性和饱和性，键能较大，键长较长，键的极性很强。
共价键类型与性质
类型
根据电子云重叠方式的不同，共价键可分为σ键和π键。
性质
共价键具有方向性和饱和性，键能较小，键长较短，键的极性较弱。
化学键与物质性质关系
化学键类型决定物质的化学性质。离子键和共价键在成键元素、成键微 粒、相互作用力、形成条件等方面存在差异，因此形成的物质在物理性 质和化学性质上也有所不同。
稀有气体非金属元素
氦、氖、氩、氪、氙等。
合金简介
• 合金定义：由两种或两种以上的金属（或金属与非金属） 熔合而成的具有金属特性的物质。
合金简介
01
合金性质
02
合金的硬度一般比各成分金属的硬度大；
多数合金的熔点低于组成它的成分金属的熔点；
03
合金简介
合金的导电性和导热 性低于任一组分金属 。
铁合金（如生铁、钢 ）：用于建筑、桥梁 、车辆等；
元素周期律内容和意义
元素的性质随着原子序数的递 增而呈现周期性的变化，这个 规律叫做元素周期律。
元素周期律揭示了元素性质与 原子结构的关系，为化学研究 提供了重要的理论指导。
元素周期律对于预测新元素的 性质、寻找新材料、合成新物 质等方面具有重要的指导意义 。
原子结构与元素性质关系
元素的化学性质主要由原子的最 外层电子数决定。
放射性同位素应用 用于放射性年代测定。
06
原子结构与元素周期表关系
元素周期表结构特点
周期表按元素原子序数递增的顺序排 列，将电子层数相同的元素放在同一 横行，将最外层电子数相同的元素放 在同一纵行。
原子物理学(原子的精细结构电子自旋)
旋极化材料。
自旋电子学
利用电子自旋的特性，开发新型 自旋电子学器件，如自旋晶体管
和自旋存储器等。
磁性材料研究
通过研究电子自旋的磁学性质， 有助于深入了解磁性材料的微观
结构和物理性质。
05 原子物理学的发展前景与 挑战
原子物理学与其他学科的交叉研究
原子核位于原子的中 心，电子围绕原子核 运动。
原子的电子排布
电子在原子核外的不同能级轨道 上运动，离原子核越远的轨道，
其能量越高。
电子按照一定的规律填充在不同 的能级轨道上，形成电子排布。
电子排布决定了原子的化学性质 和电子状态，是研究原子结构的
重要内容。
原子的能级与光谱
原子的能级是指原子内部电子 运动的能量状态，不同的能级 具有不同的能量。
原子物理学在新能源与技术中的应用
太阳能电池技术
01
原子物理学在太阳能电池技术中的应用，通过优化材料结构和
提高光电转换效率，为可再生能源的发展提供支持。
核聚变能源
02
通过原子物理学对核聚变反应过程的研究，实现可控核聚变能
源的开发，为未来能源供应提供可持续的解决方案。
磁约束核聚变装置
03
利用原子物理学的原理和技术，设计和建造磁约束核聚变装置，
当原子从一个能级跃迁到另一 个能级时，会吸收或释放一定 频率的光子，形成光谱。
光谱分析是研究原子能级结构 和性质的重要手段，可以用于 元素分析和化学分析等。
02 原子核的结构与性质
原子核的组成
01
02
03
质子和中子
原子核由质子和中子组成， 质子带正电荷，中子不带 电。
氢原子能级的精细结构超精细结构-USTC
Fz = mF
F是总角动量量子数， F = (I + J ),(I + J −1), I − J M F =−F, −F +1,, F −1, F
§3.3 氢原子能级的精细结构—超精细结构
F= I + J
F=2 ( I + J )2
I ⋅=J
1 [F 2 − J 2 − I=2 ]
(狄拉克方程在非相对论下的近似)
电子在原子核库仑场中的轨道运动 +电子的自旋运动 +考虑电子与真空虚粒子的作用
将原子核看作是一个带+Ze电荷、质量为M的质点。
§3.3 氢原子能级的精细结构—超精细结构
原子核并不是一个质点，是由核子(质子和中子)组成的。
(1) 原子核具有自旋角动量和相应的自旋磁矩 每个核子与电子一样也具有内禀的角动量，即自旋， 质子与中子的自旋均为1/2。 核子在原子核内运动也有相应的轨道角动量。
a
=
gI
me Mp
mec2α
4
1
Z3
j( j +1)(2l +1) n3
=
−2gI
me Mp
α 2Z n
En
1 j( j +1)(2l +1)
精细结构相互作用能
∝ α2En
超精细结构相互作用能
∝ (me/Mp)α2En
§3.3 氢原子能级的精细结构—超精细结构
对于氢原子的基态 12 S1/ 2
电子总角动量J = 0 和 1/2的原子，其核外电子在原子核处产 生的电场梯度为零。
碱金属原子铯(133Cs)的核自旋为7/2，而铯原 子的基态是2S1/2态，电子总角动量J = 1/2
原子的精细结构名词解释
原子的精细结构名词解释原子是组成所有物质的最基本单位。
然而，原子不是无法分割的，它们实际上由更小的粒子组成，包括电子、质子和中子。
原子的精细结构指的是这些子粒子的排列和相互作用，以及它们对原子性质的影响。
电子是原子的负电荷粒子，存在于原子的外围轨道中。
电子的精细结构涉及其能量级别和分布。
根据量子力学理论，电子只能存在于特定的能级上，并且从一个能级到另一个能级的跃迁需要吸收或释放能量。
这种能级的分布规律对化学性质、光谱学以及原子与其他物质的相互作用具有重要影响。
质子是原子的正电荷粒子，位于原子的中心核心。
质子的精细结构涉及其数量和排列。
每种元素的原子都有特定数量的质子，称为原子序数。
质子的排列决定了原子的同位素。
同位素是同一元素中质子和中子数量不同的变体。
质子的数目还决定了原子对于化学反应的活性。
中子是位于原子核中心的电中性粒子。
中子的精细结构涉及其数量和排列，决定了原子的同位素。
中子的存在对于稳定原子的核心非常重要，因为它们通过中子和质子之间的相互作用来缓冲核内质子的斥力。
中子还对核反应、核能的释放以及放射性衰变等核物理过程起着关键的作用。
原子的精细结构在很大程度上由原子核和电子之间的相互作用决定。
电子的负电荷受到原子核的引力束缚在原子周围，并且静电力使得电子保持在距离原子核一定距离的轨道上。
这种相互作用被称为库仑相互作用，其强度取决于电子和质子之间的距离和电荷量。
通过对电子结构的研究，我们可以了解原子的物理和化学性质。
原子的精细结构研究对于许多领域具有重要意义。
在物理学中，了解原子的精细结构有助于解释和预测量子力学现象，例如光谱学、量子力学和固体物理学。
在化学中，电子结构决定了元素的周期表、原子键和分子结构，以及化学反应的速率和机制。
而在材料科学和工程中，原子结构控制着材料的性质和性能。
总之，原子的精细结构涵盖了电子、质子和中子的数量、排列和相互作用。
了解原子的精细结构是理解和探索物质世界的关键。
原子物理学 原子的精细结构：电子的自旋 (4.2.1)--施特恩-盖拉赫实验
d
e
L
进 动 角 频 率 ：
frequency
2
dL dt
magnetic field
磁矩绕磁场进动示意图
d sin d
d
dt
sin ddtddt
sin
பைடு நூலகம்
d
dt
（ 2 ）量子表示式
l
L
L l l 1 l 0,1,2,, n 1
z d
o s1 s2
S
N
z1 a z2 x
D
通真空泵
z
S
x N
Bz x
Bz y
0
Fz
z
Bz z
原子束对应的最可几速 率：
mv 2 3kT
原子束在磁场区内的运动方程
x vt
z1
1 2
at 2
1 2
Fz m
t2
原子束经过磁场区到 达出口处时与 x 轴的偏角
a
l L ll 1
ZB
LZ
L
e
o
Y
X
L ll 1 l 0,1,2,, n 1
Lz ml
ml 0,1,2,,l
磁矩在 z 方向的投影
l,z
LZ
ml
e 2me
ml
玻尔磁子
Born magneton
e
1 2
a
（ 3 ）角动量取向量子
L ll 1 化
《原子物理学》PPT课件
40 2Z 1.44fmMeV/0.1nm 3105 Z rad
E (MeV)
E
15
1-2-3 解释 粒子散射实验(4)
• 带正电物质散射（汤氏模型）(4)
–电子对α粒子的偏转的贡献（对头撞）(1)
动量、动能守恒
m v0 m v1 meve ,
1 2
m v02
1 2
m v12
1 2
meve2
2
28
1-3-2 卢瑟福公式的推导 (3)
• 空心圆锥体的立体角 ~ d
ds 2 r sin rd ;
d
ds r2
2
sin d
2 b | db
A
|
a2d 16 Asin4
2
29
1-3-2 卢瑟福公式的推导 (4)
• 薄箔内有许多环: 核 ~ 环;
• 薄箔体积: At; 薄箔环数: Atn • 粒子打在Atn环上,散射角 相同
• 一个粒子打在薄箔
上被散射到 ~ -d
的几率
dp(
)
16
a2d
4
Asin
nAt
2
30
1-3-2 卢瑟福公式的推导 (5)
• N个粒子打在薄箔上测量到 ~ -d 的粒子数
dN
N a2d 16 A sin 4
nAt
ntN
1
4 0
Z1Z2e2 4E
2
d
sin4
2
2
• 微分截面(卢瑟福公式)
–重复散射也不会产生大角度
• 重复散射为随机, 平均之后不会朝一个方向 特别不会稳定地朝某一方向散射
–汤姆逊原子模型与实验不符!
18
九年级化学第三章_课题2原子的结构_课件最新版
观察表格(表3-1),思考下列问题
原子种类 质子数 中子数 核外电子数 核电荷数 原子序数
1 0 1 1 1 氢 6 6 6 6 6 碳 8 8 8 8 8 氧 11 12 11 11 11 钠 17 18 17 17 17 氯 3. 质子数、中子数在数量上有什么关系？
质子数不一定等于中子数。
4.质子数、电子数、核电荷数、原子序数有什么联系？
8
S
16
2
第3题图 第4题图 4.某粒子的结构示意图如图所示，若该粒子带2个 2-；若该粒子带 单位负电荷，它的化学符号是 2+；若该 2个单位正电荷，它的化学符号是 粒子不显电性，它的化学符号是 。
O Mg Ne
四
相对原子质量(Ar) Ｐ56
粒子种 电性 质量(kg) 类 质子 1个单位正电荷 1.6726×10-27 中子 不带电 1.6749×10-27 阅读上表 (表3-2)，能得出什么结论？ 电子 1个单位负电荷 质子质量的 1/1836 1、质子和中子的质量很小且很接
标准碳原子质量的1/12 m总(质子) m总(中子) m总(电子) Ar= 1.66×10-27 + 1.66×10-27 + 1.66×10-27 x×m(质子) y×m(中子) x×m(电子) Ar= 1.66×10-27 + 1.66×10-27 + 1.66×10-27 x× 1.6726×10-27 y× 1.6749×10-27 Ar≈ 1.66×10-27 + 1.66×10-27
非金属原子
Cl
氯原子
得到电子
阴离子
Cl 8
氯离子 2S 8
得到 1个电子
得到 2个电子 得到 3个电子
人教版化学九年级上册第三单元原子的结构(第1课时)
11.已知1个C-12原子的质量为akg，则实际质量为bkg的
另一种原子的相对原子质量为( B )
A.12b/a kg B.12b/a
C.12a/b
D.12a/b kg
12.氡原子的质子数为86，中子数为136，这种氡原子核
外电子数为( B )
A.50
B.86
C.136
D.222
再见
二、相对原子质量
1.概念
以一种碳原子质量的1/12为标准，其他原子的质量跟它相比较所得的 比，作为这种原子的相对原子质量（符号为Ar）。
2.计算公式
一个该原子的实际质量(kg)
某原子的相对原子质量=
（Ar）
一个碳原子的实际质量 (kg) × 1/12
注意：1.相对原子质量是一个比值不是实际质量。
2.国际单位制为1。
金
α粒子发射源
箔
卢瑟福实验
由此可得出的结论有：
（1）原子不是实心的，内部有很大部分是空的。
（2）原子内部存在着带正电的组成部分,α粒子受到斥
力而改变了原有的运动路径。
（3）原子内部存在着的带正电部分是实心的,且所占空 间很小。
一、原子的构成
1.原子的构成
原 质子：一个质子带一个单位的正电荷 原子 子 核 中子：中子不带电
化学变化的微观实质
分 破裂 子Βιβλιοθήκη 原 子重新组合新的分子
分子与原子的本质区别
化学变化中，分子可以再分，原子不可再分。
原子的体积很小
一个原子跟乒乓球体积之比， 相当于乒乓球跟地球体积之比。
1911年著名物理学家卢瑟福做了著名的卢瑟福实验，用一束带 正电的质量比电子大很多的高速运动的α粒子轰击金箔,结果是 大多数α粒子能穿过金箔并不改变原来的方向，但也有一小部 分改变了原来的方向，甚至有极少数α粒子被反弹了回来。
精细结构是如何产生的原理
精细结构是如何产生的原理精细结构是指物体或系统在微观层面上的结构和组成。
它的产生与物质的组合方式、相互作用以及自身的演化过程密切相关。
下面我将详细解释精细结构产生的原理。
首先，精细结构的产生与物质的组合方式密切相关。
在自然界中，物质是由基本粒子（如电子、质子、中子等）组成的。
这些基本粒子不仅具有电荷、质量等基本属性，还有着不同的自旋、荷数、耦合等性质。
当这些基本粒子按照一定的规律、方式组合在一起时，就形成了原子、分子等更复杂的物质。
不同的组合方式会导致不同的物质结构和性质。
例如，水由氧原子和氢原子按一定比例组合而成，形成了H2O的分子结构。
其次，精细结构的产生与物质内部相互作用密切相关。
物质内部的相互作用通过各种力的作用来实现。
最常见的是电磁力、强相互作用力和弱相互作用力。
电磁力是由电荷之间相互作用形成的，它对原子和分子的形成和结构起到关键作用。
强相互作用力是核内的质子和中子之间的相互作用力，它维持了原子核的稳定性。
弱相互作用力是一种只在微观尺度上起作用的力，它参与了放射性衰变等现象。
这些相互作用力的复杂组合和平衡使得物质能够形成不同的精细结构。
再次，精细结构的产生还与物质的自身演化过程密切相关。
物质的演化过程可以分为宏观尺度和微观尺度。
在宏观尺度上，物质会经历各种力的作用而发生形态改变，如晶体的生长、相变等过程。
在微观尺度上，物质的组织形态也会发生变化，如分子内的键长、键角等结构参数的变化。
这些变化是物质在演化过程中适应外界条件、能量优化和稳定化的结果。
最后，精细结构的产生还受到量子力学的影响。
量子力学是描述微观粒子行为的理论，通过其基本原理和预测能力，我们可以理解和解释物质的精细结构。
量子力学中的波粒二象性、不确定性原理、波函数等概念对精细结构的描述和理解起到了重要作用。
例如，电子在原子轨道中的定域和分布，就是量子力学中波函数的描述结果。
综上所述，精细结构的产生是由物质的组合方式、相互作用、自身演化过程和量子力学等因素共同作用的结果。
原子的精细结构
目录
结束
第三章：原子的精细结构：电子的自旋
第一节：原子中电子轨道运动磁矩 因此，原子中电子绕核转也必定与一个磁距 相对应，式中i是回路电流，S 是回路面积
前 言 经典表达 式 量子表达 式 角动量取 向量子化
动的频率为v，则周期为
为磁矩方向的单位矢量。设电子绕核运 n
1 T v
依电流的定义式得
前 言 经典表达 式 量子表达 式 角动量取 向量子化
back
next
目录
结束
第三章：原子的精细结构：电子的自旋
第一节：原子中电子轨道运动磁矩 本节介绍了原子中电子轨道运动引起的磁矩， 从电磁学定义出发，我们将得到它的经典表
前 言 经典表达 式 量子表达 式
达式，利用量子力学的计算结果，我们可以
得到电子轨道磁矩的量子表达式。
前 言 经典表达 式 量子表达 式 角动量取 向量子化
back
next
目录
结束
第三章：原子的精细结构：电子的自旋
第一节：原子中电子轨道运动磁矩
电子自旋假设的引入，正确解释了氦原子
的光谱和塞曼效应.可是“自旋是一种结构呢？ 还是存在着几类电子呢？” 并且到现在为止，我们的研究还只限于原 子的外层价电子，其内层电子的总角动量被 设为零，下一章我们将要着手讨论原子的壳 层结构。
前 言 经典表达 式 量子表达 式 角动量取 向量子化
化。
back
next
目录
结束
第三章：原子的精细结构：电子的自旋
第一节：原子中电子轨道运动磁矩 在电磁学中，我们曾经定义，闭合通电回 路的磁距为 （1） iS n
前 言 经典表达 式 量子表达 式 角动量取 向量子化
选修3-5原子结构-原子核(精品课件)资料
图1－3－1
②卢瑟福的原子核式结构模型
在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的所有正电荷
和几乎所有质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外绕核
旋转．
③原子核的尺度：原子核直径的数量级为10－15 m，原子直径 的数量级约为10－10 m. ④原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电
荷数等于核内的质子数．
高考快乐体验 活页限时训练
③轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核 运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道 也是不连续的． 3．氢原子的能级、能级公式 (1)氢原子的能级 ①能级图如图1－3－2所示
图1－3－2
高考快乐体验 活页限时训练
②能级图中相关量意义的说明
相关量
表示意义
(2)氢原子的能级和轨道半径 ①氢原子的能级公式：En＝n12E1(n＝1,2,3，…)，其中 E1 为 基态能量，其数值为 E1＝－13.6 eV. ②氢原子的半径公式：rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中 r1 为基 态半径，又称玻尔半径，其数值为 r1＝0.53×10－10 m.
高考快乐体验 活页限时训练
高考快乐体验 活页限时训练
2．核反应的四种类型
类 型 可控性
衰 α衰变 变 β衰变
自发 自发
人工 转变
人工 控制
重核 裂变
轻核 聚变
比较容易 进行人工 控制
很难 控制
核反应方程典例
29382U―→29340Th＋24He
29340Th―→29341Pa＋－01e
174N＋42He―→187O＋11H
α射线
β射线
γ射线
贯穿本领
对空气的 电离作用 在空气中 的径迹 通过胶片
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
E2 E2 m j 2 g2 B B
'
反常塞曼 效应
帕刑-巴 克效应 原子态的 表示
E E1 m j1 g1B B
' 1
而
hv E2 E1
back next
目录
结束
第三章：原子的精细结构：电子的自旋
第五节：塞曼效应
E2' E2 m j 2 g2 B B， E1' E1 m j1 g1B B
第五节：塞曼效应 根据量子力学的计算，选择定则不仅对 量子数l ，j 提出了限制，对 mj 也提出了 限制。
磁场中的 能级分裂
mj 的选择定则是：
m j 0, 1
所以
'
m j 0 产生 线（E ∥B）
正常塞曼 效应 反常塞曼 效应 克效应
m j 1产生 线（E ⊥ B） 帕刑-巴
back
next
目录
结束
第三章：原子的精细结构：电子的自旋
back next 目录 结束
第三章：原子的精细结构：电子的自旋
第五节：塞曼效应
U m j g B B
—— mj有2j+1个值（mj=j，j-1，…-j），
即式 U= mj gμ B B 因为 mj 的不同，有 2j+1个不同的值
原来的一个能级
磁场中的 能级分裂
正常塞曼 效应 反常塞曼 效应
磁场中的 能级分裂
J LS
s
正常塞曼 效应 反常塞曼 效应
帕刑-巴 克效应
相应有一个总磁矩：
s l
back next
原子态的 表示
目录
结束
第三章：原子的精细结构：电子的自旋
第五节：塞曼效应
原子放入外磁场 B ：
B
作 用
s l
第三章：原子的精细结构：电子的自旋
第五节：塞曼效应
塞曼效应:
定义：把原子放入磁场中，其光谱线发生
磁场中的 能级分裂
分裂，原来的一条谱线分裂成几条的现象， 被称为塞曼效应。
——1896年由荷兰物理学家塞曼在实验中观 察到：光谱的分裂根源于其能级的分裂。
正常塞曼 效应 反常塞曼 效应
帕刑-巴 克效应 原子态的 表示
帕刑-巴 克效应 原子态的 表示
n
2 s 1
L j 分裂成2j+1个新
能级，常称其为能级的第三次分裂。
back
next
目录
结束
第三章：原子的精细结构：电子的自旋
第五节：塞曼效应 能级的分裂必然导致光谱的分裂，设某 条谱线产生与 E E 的跃进，加外磁场后， 能级分裂 2 1 正常塞曼 E1，E2分别变为E1′和E2′，即
back
next
目录
结束
第三章：原子的精细结构：电子的自旋
第五节：塞曼效应
正常塞曼效应—理论解释
正常塞曼效应产生于 g=1 的能级之间 （自旋为零的体系），这时有
磁场中的 能级分裂
hv hv (m j 2 m j1 )B B hv m j B B
'
正常塞曼 效应 反常塞曼 效应
hv E2 E1
故有
磁场中的 能级分裂
hv E2 E hv (m j 2 g 2 m j1 g1 ) B B
' ' ' 1
正常塞曼 效应 反常塞曼 效应
帕刑-巴 克效应 原子态的 表示
hv (m j g ) B B
——原来的谱线 h 现在变成了 h '，v ' 的大 小和取值个数取决于 (m j g )。
帕刑-巴 克效应 原子态的 表示
——△mj 有多少个不同值，就有多少条谱 线。 由于跃迁的结果是放出光子，光子的自旋 角动量是 ，因此，△mj 的数值不可能超过1 （ L m 动量守恒 (L ) m ）
z j
z max
j
back
next
目录
结束
第三章：原子的精细结构：电子的自旋
hv hv m j B B hv
B B
B B
next
0
原子态的 表示
back
目录
结束
第三章：原子的精细结构：电子的自旋
第五节：塞曼效应 Cd原子的分裂谱线
g 1
加磁场
m j 0, 1
磁场中的 能级分裂
正常塞曼 效应 反常塞曼 效应
帕刑-巴 克效应 原子态的 表示
能级的第三次分裂，
分裂层数由附加能量 的个数决定
磁场中的 能级分裂
｝
正常塞曼 效应 反常塞曼 效应
帕刑-巴 克效应 原子态的 表示
导致
原子又获得附加能量
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
产生塞曼效应的本质原因。
back next 目录 结束
第三章：原子的精细结构：电子的自旋
第五节：塞曼效应 下面先讨论这个附加能量。磁矩 在外磁 场中的势能为
U B z B（取 B 方向为 Z 轴）
其中
磁场中的 能级分裂
正常塞曼 效应 反常塞曼 效应
帕刑-巴 克效应 原子态的 表示
z m j g B
U m j g B B
—— mj 和 g 都与能级有关，对于给定的 l .s
j, g
是确定的。
back next
目录
结束
第三章：原子的精细结构：电子的自旋
第五节：塞曼效应
正常塞曼效应
在磁场 B 中放一光源，可以从平行磁 场方向和垂直于磁场方向分别进行观测。
垂直于 B 方向观察到的三条线偏振光，
磁场中的 能级分裂
正常塞曼 效应 反常塞曼 效应
帕刑-巴 克效应 原子态的 表示
平行于 B 方向观察到两条左、右旋偏振光。
分类： 根据谱线分裂情况的不同，塞曼 效应分为正常塞曼效应与反常塞曼效应。
back next
目录
结束
第三章：原子的精细结构：电子的自旋
第五节：塞曼效应
反常塞曼效应: 谱线分裂成很多成分(一般情 况)，也称为复杂塞曼效应。 正常塞曼效应: 谱线分裂成三种成分且谱线 间隔相等(特殊情况)，也称为简单塞曼效应。 塞曼效应的意义：反映原子所处状态， 推断有关能级的分裂情况，是研究原子结构 的重要途径之一。
磁场中的 能级分裂
正常塞曼 效应 反常塞曼 效应
帕刑-巴 克效应 原子态的 表示
back
next
目录
结束
第三章：原子的精细结构：电子的自旋
第五节：塞曼效应 塞曼效应-磁场中的能级分裂 自旋磁矩 s 在原子内磁场中的附加能量 引起能级第二次分裂，导致光谱精细结构的 情况，在原子内， l 与 的合成使得原子 有一个总角动量：