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1、元 素 周 期 表,4 . 1 碱金属原子的光谱,4 . 1 碱金属原子的光谱,特性：化学性质相仿，属于同一族，都是一价，电离电势较小。,锂 的 光 谱 线 系,4 . 1 碱金属原子的光谱,红外,线系限,碱金属原子的光谱公式,线系限波数,4 . 1 碱金属原子的光谱,巴耳末氢原子光谱规律,固定项（末态）决定系限,动项（初态）,4.1 碱金属原子的光谱,4.1 碱金属原子的光谱,主线系,锂 原 子 光 谱 线 系,4.1 碱金属原子的光谱,主线系,第二辅线系,第一辅线系,柏格曼线系,碱金属原子的光谱项,钠 原 子 光 谱 线 系,4.1 碱金属原子的光谱,总结,谱线特征：1）四套线系（四套动项
2、）；2）三个终端（三套固定项）；3）两个量子数（n，l）确定能级 。,n 相同，l 不同的能级高低差别很大,碱金属原子能级 n 较小时，与氢原子能级相差大。,4.1 碱金属原子的光谱,例 Na 原子的基态为3S，已知其共振线波长为589.3nm, 漫线系第一条的波长为819.3nm, 基线系第一条波长为1845.9nm, 主线系的系限波长为241.3nm,试求 3S、3P、3D、4F 各谱项的项值。,主线系,（系限波长）,4.1 碱金属原子的光谱,主线系,4.1 碱金属原子的光谱,4.2 原子实的极化和轨道贯穿,1. 原子中（碱金属）电子的组合,原子实：碱金属原子中的电子具有规则组合，共同点是
3、在一个完整的结构之外，多余一个电子，这个完整而稳固的结构称为原子实。,4.2 原子实的极化和轨道贯穿,价电子：原子实外的那个价电子称作价电子。它决定元素的化学性质，在较大的轨道上运动。,原子实的极化,4.2 原子实的极化和轨道贯穿,2. 与氢原子的区别,l 小轨道偏心率大，极化强，能量影响大；l 大轨道偏心率小（接近圆），极化弱，能量影响小；,问：碱金属原子的能级为什么比氢原子的能级低？,4 . 2 原子实的极化和轨道贯穿,结果：l 较小轨道，偏心率大，引起较强极化，极化产生的电场为另加的吸引力，使能量降低；同时引起轨道贯穿，平均有效电荷数增大，能量减小。,轨道贯穿,4.2 原子实的极化和轨道
4、贯穿,1）竖线表示光谱精细结构；2）高低代表谱线强度；3）间隔表示谱线成分波数。,4 . 3 碱金属原子光谱的精细结构,4 . 3 碱金属原子光谱的精细结构,碱金属原子s 能级是单层的,其余所有 p、d、f 等能级都是双层的。,对同一 l 值 ，双层能级间距随 n 增大而减小。,对同一 n 值 ，双层能级间距随 l 增大而减小。,结论:,4.4 电子自旋同轨道运动的相互作用,1. 电子自旋与能级的分裂,电子自旋引起的磁相互作用是产生原子精细结构的主要原因。,电子的自旋角动量,或,电子角动量等于原子角动量,具有自旋磁矩 的电子处在轨道运动磁场中的 附加能量,或,4.4 电子自旋同轨道运动的相互作
5、用,或,量子力学角动量的表达式,具有自旋磁矩 的电子处在轨道运动磁场中的 附加能量,4.4 电子自旋同轨道运动的相互作用,电子总角动量 = 原子的总角动量（原子实角动量为零）,正确的矢量图,4.4 电子自旋同轨道运动的相互作用,2.电子自旋与与轨道运动相互作用能量计算,电子自旋磁矩,附加能量,轨道角动量,4.4 电子自旋同轨道运动的相互作用,光谱项改变,附加能量按相对论处理结果（1925年）,4.4 电子自旋同轨道运动的相互作用,双层能级的间隔，用波数表示,碱金属原子的所有S 能级都是单层的（l = 0）。,4.4 电子自旋同轨道运动的相互作用,3. 碱金属原子态的符号,4.4 电子自旋同轨道
6、运动的相互作用,0,1/2,1s,0 1,1/2, 3/2,2s,2p , 2p,0 12,3s 3p3d,1/2, 3/2,2/3 2/5,4.4 电子自旋同轨道运动的相互作用,例 已知 Li 原子光谱主线系最长波长 ，辅线系系限波长 。求 Li 原子第一激发电势和电离电势。,第一激发电势,4.4 电子自旋同轨道运动的相互作用,辅线系,例 试考虑一个单电子的原子体系中的 d 电子,计算下列值，（1）l、s、j ；原子态符号；（2） （3） 间的可能角度。,解（1）d 电子,（2）,4.4 电子自旋同轨道运动的相互作用,例 试考虑一个单电子的原子体系中的 d 电子,计算下列值，（1）l、s、j
7、 ；（2） （3） 间的可能角度。,4.4 电子自旋同轨道运动的相互作用,4.5 单电子辐射跃迁的选择定则,1. 氢原子能级精细结构理论,能量的主要部分,量子力学推得的相对论效应引起的能量增加,电子自旋与轨道相互作用的能量,4.6 氢原子光谱的精细结构与 “ 蓝姆移动 ”,原子的总能量,4.6 氢原子光谱的精细结构与 “ 蓝姆移动 ”,1）因为 ，所以碱金属原子光谱的精细结构比氢原子精细结构容易观察。,2）对氢原子 ，所以不同 l 而 j 相同的能级具有相同的能量，形成简并。,3）精细结构能量变化 ，随 j （l ）增大而减小。,4）氢原子 S 能级为单层，其余为双层。,4.6 氢原子光谱的精细结构与 “ 蓝姆移动 ”,4.6 氢原子光谱的精细结构与 “ 蓝姆移动 ”,
