原子光谱是原子的外层电子(或称价电子)在两个能级之间跃迁而产生。原子的能级通常用光谱项符号表示:
n2s+1LJ
核外电子在原子中存在运动状态,可以用四个量子数n、l、m、ms来规定。
主量子数n决定电子的能量和电子离核的远近。
角量子数l 决定电子角动量的大小及电子轨道的形状,在多电子原子中也影响电子的能量。
磁量子数m决定磁场中电子轨道在空间的伸展方向不同时电子运动角动量分量的大小。
自旋量子ms数决定电子自旋的方向。
四个量子数的取值:
n = 1,2,3 ??n;
l = 0,1,2,?(n-1)相应的符号为s,p,d,f?;
m = 0,1,2,? ?l;
ms = ? 1/2
有多个价电子的原子,它的每一个价电子都可能跃迁而产生光谱。同时各个价电子间还存在相互作用,光谱项用n,L,S,J四个量子数描述。
n为主量子数;
L为总角量子数,其数值为外层价电子角量子数l的矢量和,即
L = ? li
两个价电子耦合所的的总角量子数L与单个价电子的角量子数l1、 l2有如下的关系:
L = (l1+l2),(l1+ l2-1),(l1+ l2-2), ? ?l1-l2?
其值可能:L=0,1,2,3,?,相应的谱项符号为S,P,D,F, ?若价电子数为3时,应先把2个价电子的角量子数的矢量和求出后,再与第三个价电子求出其矢量和,就是3个价电子的总角量子数。
S 为总自旋量子数,自旋与自旋之间的作用也较强的,多个价电子总自旋量子数是单个价电子自旋量子数ms的矢量和。
S = ?ms,i
其值可取0,±1/2,±1,±3/2, ?
J 为内量子数,是由于轨道运动与自旋运动的相互作用即轨道磁矩与自旋量子数的相互影响而得出的,它是原子中各个价电子组合得到的总角量子数L与总自旋量子数S的矢量和。
J = L + S
J的求法为
J = (L+S),(L+S-1),(L+S-2) ??L-S?
光谱项符号左上角的(2S+1)称为光谱项的多重性。
当用光谱项符号32S1/2表示钠原子的能级时,表示钠原子的电子处于 n=3,L=0,S=1/2,J=1/2的能级状态,这是钠原子的基本光谱项, 32P3/2 和 32P1/2是钠原子的两个激发态光谱项符号。
由于一条谱线是原子的外层电子在两个能级之间跃迁产生的,故原子的能级可用两个光谱项符号表示。例如,钠原子的双线可表示为:
Na 588.996nm 32S1/2 ? 32P3/2
Na 589.593nm 32S1/2 ? 32P1/2
把原子中所有可能存在状态的光谱项—能级及能级跃迁用图解的形式表示出来,称为能级图。通常用纵坐标表示能量E,基态原子的能量E=0,以横坐标表示实际存在的光谱项。(教材P.108 钠原子能级图)
一般将低能级光谱项符号写在前,高能级写在后。
根据量子力学的原理,电子的跃迁不能在任意两个能级之间进行,而必须遵循一定的“选择定则”,这个定则是:
1, △n=0或任意正整数;
2, △ L= ? 1跃迁只允许在S项和P项, P项和S项或D
项之间,D项和P项 或F项之间,等;
3, △ S=0,即单重项只能跃迁到单重项,三重项只能
跃迁到三重项,等;
4, △ J=0, ? 1。但当J=0时J=0的跃迁是禁阻的。
也有个别例外的情况,这种不符合光谱选律的谱线称为禁戒跃迁线。该谱线一般产生的机会很少,谱线的强度也很弱
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烟雾云雾水雾
他很为怜这个以女这个
熟悉的声音却响在的
也锁住的心