第四章碱金属原子和电子自旋PPT课件

由于存在内层电子，n相同时能量对 l 的简并消除。谱项需
用0两8.06个.202量0 子数 n, l 来描述
.
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类比H原子光谱
v
1 RH (m2
1 n2
)
m=1,2,3……； 对每个m, n=m+1,m+2,m+3……构成谱线系
n n>m
m
每一个线系的每一条光谱线的波数都可表示为两个光谱项
之差
vn
R (np)2
R
R
第二辅线系:
vsn
(2p)2
(ns)2
n=2.3.4… np 2s n=3.4.5…. ns 2p
第一辅线系:
vdn
R (2p)2
R (nd)2
n=3.4.5….. nd 2p
柏格曼系:
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R
R
vfn
(3d)2
(nf
)2
n=4.5.6...
.
nf 3d
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四、碱金属原子的线系公式
1、光谱线的波数
氢：v
RH(m12
1) n2
碱 金 属 ： vR( 1 1) m*2 n*2
(mRl)2 (nRl)2
线 系 限 ： n ， vv(m R l)2
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2、线系公式
锂的四个线系
主线系:
vpn
R (2s)2
30000
20000
10000
250 300
锂的光谱线系
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主线系
第一辅线系
第二辅线系
柏格曼线系
400
500
600
1000 700
2000
波长(nm)
.
3
二、碱金属原子的光谱项
1、光谱项
碱金属： T(n l), nR *2 [nRΔl ]2
n* nl 称为有效量子数
l越小， l越大
第四章 碱金属原子和电子自旋
碱金属原子 z: 3 11 19
（只有一个价电子）
碱金属 Li 锂 Na 钠 K钾 Rb 铷 Cs 铯 Fr 钫
IA族 3 11 19 37 55 87
37 55 87
玻尔理论推广到碱金属原子
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第一节 碱金属原子的光谱
一、碱金属原子光谱的实验规律
1、碱金属原子光谱具有原子光谱的一般规律性(线状光谱)
2、四个谱线系(碱金属原子光谱相似) Li的光谱P116
主线系(也出现在吸收光谱中): 第1条,红色 其余 紫外.
第一辅线系(漫线系)
可见区域
第二辅线系(锐线系)
第1条红外 其余可见区域
柏格曼线系(基线系)
红外区域
第一辅线系与第二辅线系线系限相同
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波数 （cm-1 ）
40000
锂: s 0.4 p 0.05 d 0.001
RLi 109729cm1
钠: s 1.35 p 0.86
08.06.202R 0 Na109735cm1
.
d 0.01
f 0.000
f 0.00
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例：锂的电子态
nl n =2 l =0 l =1
2s 2p n =3 l =0 l =1 l =2
3s 3p 3d n =4 l =0 l =1 l =2 l =3
4s 4p 4d 4f
有没有 2d, 3f, 4g? 为什么?
l=0,1,2,….,n-1
原子态（用大写字母）: S P D F G H I K nL 表示原子态
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三、碱金属原子的能级图
1、能级公式 E(n,l)hcT(n,l) hcR (nl)2
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电子态 原子态
l 0 4s， 4S
价 电 子
n
4,
l l
1 4 p， 2 4d，
4P 4D
l 3 4 f ， 4F
依次类推
得到如下能级图
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10
0 5s
10000 4s
3s 20000
30000
40000 2s
cm-1
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H 7
5p
5d
5f
4p
n=2.3.4… n=3.4.5…. n=3.4.5….. n=4.5.6...
五、单电子跃迁选择定则 Δl=+1
六、电离能Ei：数值上等于基态能量
对Li：
hcR Ei E2S hc2ST(2s)2
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电离电势 Ui ：Eei
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例 当Li原子从2p→2s过渡时，发射的共振线波长为 670.8nm，p项的量子修正项为△p=0.04。试根据这些数 据计算 （1）共振电势和电离电势 （2）以此共振线为起始线的线系限的波长
Na 的情况
1s22s22p63s1
内层电子
n=1
l=0
n=2
l=0
l=1
n=3
l=0
l=1
l=2
电子态
1s
2个电子
2s
2个电子
2p 2l+1 简并 6个电子
3s (基态)
3p (第一激发态)
3d
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钠的四个线系
主线系:
vpn
R (3s)2
R (np)2
R
R
第二辅线系: vsn (3p)2 (ns)2
所 E n以 sE n pE nd
对于同一量子数n，l 值越小，能级越低
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2、锂原子能级图
电子态 原子态
l0 2s，2S （ 基 态 ）
价 电
n2, l1 2p，2P （ 第 一 激 发 态 ）
子
l 0 3s， 3S
n 3,l 13p， 3P
l 2 3d， 3D
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v
R n*2
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2、电子态和原子态
用两个量子数表示，n: 主量子数 ， l: 轨道角动量量子数
nl 表示电子态，当价电子处在：
l= 0 1 2 3 4 5 6 7
电子态: s p d f
ghi
k（小写）
原子态: S P D F G H I K (大写） 用 Δs,Δp, Δd, Δf分别表示电子所处状态的轨道角动量量子数 l=0, 1, 2, 3时的量子数亏损
4d
4f
柏
56 4
3p
3d
格 曼
3
系
2p
2
锂原子能级.图
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ຫໍສະໝຸດ Baidu明：
(1) 能量由n, l两个量子数决定。主量子数相同，角量子 数不同的，状态不同、能量不同、能级不同
(2) n相同时，能级的间隔随角量子数l的增大而减小 l相同时，能级的间隔随主量子数n的增大而减小
(3) n很大时，能级与氢的能级很接近，少数光谱线的波数几乎 与氢相同；当n很小时,谱线与氢的差别较大 (比氢能级低)
n=3.4.5… np 3s n=4.5.6…. ns 3p
R
R
第一辅线系: vdn (3p)2 (nd)2
n=3.4.5….. nd 3p
柏格曼系:
vfn
(3Rd)2
R (nf
)2
n=4.5.6...
nf 3d
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特点规律（以锂为例）
主线系: np 2s 第二辅线系: ns 2p 第一辅线系: nd 2p 柏格曼系: nf 3d