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文檔簡介
一、原子的電子組態(tài)(electronconfigurationofatom)分析多電子原子,常用的方法是單電子近似法,即把其它電子和原子核的作用折合為一個等效的單電子勢(中心力場)。
中心力場中,每個電子狀態(tài)用一組量子數(shù)(n,l,m)加上自旋量子數(shù)描述。電子能量由量子數(shù)
n和l共同決定,原子能級由每個電子的量子數(shù)ni和li共同決定。用以表示原子態(tài)的單電子狀態(tài)的組合就是原子的電。
*§16-3LS耦合和jj耦合
1
電子組態(tài)的符號:1s,2s,3p,4f等。
氫原子只有一個電子,處于基態(tài)時,電子處于n=1、l=0狀態(tài),故基態(tài)氫原子的電子組態(tài)是1s。
同一個原子的不同電子組態(tài),有不同的能量,有時能量差別很大。若主量子數(shù)
n有變化,能量差異會很顯著。如,氦原子第一激發(fā)態(tài)電子組態(tài)是1s2s,與基態(tài)1s1s的能量相差很大,有19.77eV,這是由于一個電子的主量子數(shù)增加引起的。
氦原子有兩個電子,若一個電子留在1s態(tài),另一個電子激發(fā)到2s,2p,3s或3p等,氦的電子組態(tài)為1s2s,1s2p,
1s3s或1s3p等。
2
一種電子組態(tài)能形成的可能原子態(tài)決定于電子的相互作用性質(zhì)。
由于電子的相互作用,一種電子組態(tài)可以形成不同原子態(tài)。如鎂原子第一激發(fā)態(tài)的電子組態(tài)是3s3p,可以形成
和
四種原子態(tài)。
兩個價電子都有軌道運動和自旋,這四種運動都會產(chǎn)生磁場,對其它運動發(fā)生影響。忽略雙交叉的情形,四種運動的相互作用有四種情形:
兩個電子自旋的相互作用
G1(s1,s2)
,兩個電子軌道運動的相互作用G2(l1,l2)
,第一個電子軌道運動與自身自旋的相互作用
G3(l1,s1)及第二個電子軌道運動與自身自旋之間的相互作用
G4(l2,s2)。四種相互作用有不同程度的強弱。3軌道總角動量合成
l的取值從(l1+l2
)到
數(shù)值。如果l1>l2,l有2l2+1個數(shù)值可??;如果l2>l1,l有2l1+1個數(shù)值可取。鄰近值相差1的一系列數(shù)值
;∵軌道總角動量
∴5數(shù)值
如果l>s,對于確定的l和s,j有2s+1個值。
兩個價電子的原子體系,s
數(shù)值為0和1。當(dāng)s=0時,j=l
,單一態(tài),一個能級。當(dāng)s=1時,
j=l+1,l,l-1
j有三個值,三重態(tài),三個能級??梢?,凡是有兩個價電子的原子體系,都有單一和三重兩套原子態(tài),或兩套能級結(jié)構(gòu),相應(yīng)地形成兩套光譜。原子的總角動量
6
例1:設(shè)兩個價電子的組態(tài)為2p3d,求通過LS耦合所形成的原子態(tài)。
解:
根據(jù)題意,l1=1,l2=2,s1=1/2,s2=1/2。
s=0,1;l=1,2,3。當(dāng)s=0時:對于l=1,得到
j=1,這是單一態(tài);對于l=2,得到
j=2,這是單一態(tài);對于l=3,得到
j=3,這是單一態(tài)
。當(dāng)s=1時:
對于l=1,得到
j=0、1、2,這是三重態(tài);
對于l=2,得到
j=1、2、3,這是三重態(tài);
對于l=3,得到
j=2、3、4,這是三重態(tài)
。數(shù)值
若
j1>j2,則
j有2j2+1個值。
例2:原子的電子態(tài)是1s2p,求通過jj耦合所形成的原子態(tài),與通過LS耦合所形成的原子態(tài)進行比較。
解:
根據(jù)題意,l1=0,l2=1,s1=s2=1/2。電子總角動量量子數(shù):
j1=1/2,j2=1/2、3/2。
由
j1=1/2和
j2=3/2得
j=1、2。
原子總角動量量子數(shù):由
j1=1/2、j2=1/2得
j=0、1。9于是得到四個原子態(tài):
(j1,j2)j:
如果是LS耦合,根據(jù)l1=0,l2=1,s1=s2=1/2。得
s=0、1和
l=1。當(dāng)s=0時:對于l=1,得到
j=1,單一態(tài)
。原子態(tài)對于l=1,得到j(luò)=0、1、2,三重態(tài)
。
當(dāng)s=1時:10四、選擇定則(selectionrule)s=0;l=1;
j=0,1(00的躍遷除外)
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