高二物理競賽堿金屬原子的光譜課件

第四章

堿金屬原子和電子自旋4.1

堿金屬原子的光譜單電子的氫原子和類氫原子具有一個(gè)價(jià)電子的堿金屬原子2s2p3s3p3d4s4p4d 4f

5s

5p 5d 5f5gn2354Li鋰原子的能級n≥2能級分裂大(？)E5s5p5d5f 5g4s4p4d4f3s3p3dn23542s 2pH1 1s主線系：從紅光到紫外第二輔線系（銳線系）：紅外和可見光第一輔線系（漫線系）：可見光柏格曼線系（基線系）：紅外Li原子光譜Li

原子能級圖En2354sl

=0pl

=1d fl

=2 l

=3H主線系二輔系一輔系柏格曼系2s2p3s4s5s5p4p3p5d4d3d4f5fΔl

=±1選擇定則LiLi原子光譜主線系(Principal

series):

np2s,

n=2,3,…第二輔線系(銳線系,

Sharp

series

):

ns

2p,

n=3,4,…第一輔線系(漫線系,

Diffuse

series

):nd

2p,

n=3,4,…柏格曼線系(基線系,Fundamental

series):

nf

3d,n=4,5,…其他堿金屬元素：同樣有主線系、銳線系、漫線系和基線系，只是波長不同Na鈉原子主線系吸收譜，第一條是589.3nm黃光Na原子光譜主線系：np3s第二輔線系（銳線系）：ns

3p第一輔線系（漫線系）：nd

3p柏格曼線系（基線系）：nf

3d堿金屬原子光譜的一般規(guī)律：四組譜線（四個(gè)始端,

s,

p,

d,

f）三個(gè)終端（s,

p,

d）兩個(gè)量子數(shù)（n,

l）一條規(guī)則（選擇定則,

Δl=±1）氫原子光譜項(xiàng)公式：RH RHm2 n2

m2

RHn

,RH

n2nln2lR R

R(m

)2 (n

)2

堿金屬光譜的里德堡經(jīng)驗(yàn)公式v~ :

線系限波數(shù)n*2光譜項(xiàng)：T

R(n

)2R光譜項(xiàng)：n2T

Rn,llRE

hcT

hc(n

)2堿金屬原子的能級:氫原子能級:2R

n 堿金屬光譜項(xiàng)公式：E

n

hc

T

hcn*

n

,有效量子數(shù)，?量子數(shù)虧損p ns ps npsd npdf nd fR RRRRRRR(2

)2 (n

)2(2

)2(n

)2(2

)2(n

)2(3

)2(n

)2v

,

n

2,

3,,

n

3,

4,,

n

3,

4,v

,

n

4,

5,主線系：第二輔線系：

v

第一輔線系：

v

柏格曼線系：Li原子的光譜線系第一、第二輔線系的線系限是主線系第二譜項(xiàng)的最大值；柏格曼線系的線系限是第一輔線系第二譜項(xiàng)的最大值。鋰的光譜項(xiàng)值[cm-1]和有效量子數(shù)數(shù)據(jù)來源電子態(tài)(初態(tài))n=234567第二輔線系s,=0Tn*43484.41.58916280.52.5968474.13.5985186.94.5993499.65.5992535.36.5790.40主線系p,

=1Tn*28581.41.96012559.92.9567017.03.9544472.84.9543094.45.9552268.96.9540.05第一輔線系d,

=2Tn*12202.52.9996862.53.9994389.25.0003046.96.0012239.47.0000.001柏格曼系f,

=3Tn*6855.54.0004381.25.0043031.00.000氫T27419.412186.46854.84387.13046.62238.3109729RLiTTn*

p nsppsd npdf ndfRRRRRR(3

)2 (n

)2(3

)2(n

)2(3

)2(n

)2(3

)2(n

)2v

R R ,

n

3,

4,v

,

n

4,

5,,

n

4,

5,v

,

n

4,

5,主線系：第二輔線系：

s

n第一輔線系：

v

柏格曼線系：Na原子的光譜線系第一、第二輔線系的線系限是主線系第二譜項(xiàng)的最大值。鋰的四個(gè)線系主線系：第二輔線系：

2P

nS第一輔線系：

2P

nD柏格曼線系：

3D

nFn=2,3,4…n=3,4,5…n=3,4,5…n

=4,5,6…n

=3,4…n

=4,5…n

=3,4…n

=4,5…鈉的四個(gè)線系主線系：第二輔線系：

3P

nS第一輔線系：

3P

nD柏格曼線系：

3D

nF

2

S

n

P

3

S

n

PnS

2PnD

2PnF

3DnS

3PnD

3PnF

3DnP

2

Sn

P

3

S例題：1：試分別計(jì)算金屬鋰和鈉的主線系的第一條譜線對應(yīng)的波長（又稱主線系最長波長或共振線波長）。p ns pR R(2