原子物理8分析.ppt

+ 普遍性推广 + 简并-退简并（相对论修正） + 原子结构-能级-光谱 + 特点需要掌握 + 大n，小n时与原子结构的对应 + 过渡：产生这种能级结构的原因是什么？ + 极化：点电荷→电偶极子，能量降低 + 电偶极矩越大，能量越小 + 轨道贯穿，扁轨道效应大 + Z变大，能量减小 + 碱金属能级实质上与氢原子能级类似 + n较小时考虑原子实极化与轨道贯穿 + n较大时逼近氢原子能级 + 为什么li原子只考虑n=2，na原子只考虑n=3 + 量子数总结，量子数重要性 + 对于碱金属原子，其轨道和能量与n，nphi都有关 + 再次推广：三维立体图像，三个自由度，三个量子化条件 + 第三个量子化中对应的动量是：角动量第三分量，坐标是：角动量与z夹角 + 量子化条件给出的都是物理量的大小是量子化的 + ntheta取值 + 投影可正可负 + ntheta绝对值小于nphi + 取值决定于nphi + 第三维指的是椭圆的方向，如何表述量子化？ + 角动量在某一方向的投影，空间量子化，矢量的量子化（实验证实） + 量子数总结，量子数重要性 + 新的原子模型-玻尔的原子模型 + 玻尔，量子力学的奠基人 + 玻尔模型是一个革命性的理论，美妙精致 + 将量子特点引入原子体系一次伟大尝试，敢于创新 + 利用玻尔理论 +实验发现重氢 + FH实验 + 哥本哈根学派-量子力学-集体智慧的结果 + 玻尔开创 + 泡利，海森堡，狄拉克 + 下一章的内容 + 爱因斯坦提出理论基础 + 广泛应用与现代科学技术 + 受到外场作用，产生辐射 + 利用跃迁概念计算黑体辐射如果光考虑自发辐射计算不出普朗克公式 + 注意：对一个包含大量粒子的系统，这三种过程总是同时 存在，且紧密联系的。 + 光有外场，不一定发生受激辐射 + 一般情况下，受激吸收占优势 理学院：周伟 理学院：周伟 * 理学院 * * 理学院 * * 理学院 * 原子物理学 第八讲 1、把玻尔的圆形轨道推广为椭圆轨道，核位于一个焦点上； 2、引入相对论修正。 主量子数n 角量子数nφ §10 玻尔模型的推广 价电子 原子实 ①、当n较大时，远离原子实，原子实对价电子的作用等同于一个电量为e的点电荷的作用，这和氢原子完全类似。玻尔—索莫非理论对其完全适用。 ②、当n较小时，接近原子实，此时原子实就不能作为点电荷处理，情况和氢原子有所不同。必须对该理论作某些修正方可应用。 碱金属原子与氢原子的异同 碱金属谱线及能级的特点 ３、两个量子数—主量子数n和轨道角动量量子数l； ４、一条规则 Δl=+-1 １、有四组谱线—每一组的初始位置不同； ２、三个终端； 1.锂原子能级由n,l两个量子数决定，对于一个n共有n个子能级； 2.n相同时锂原子能级比氢原子能级低； 3.当n较小时，锂原子子能级之间的差异很大，并且都明显小于氢原子的对应能级； 4.当n较大时，锂原子子能级之间的差异很小，并且都近似等于氢原子的对应能级。 锂原子能级就是精细结构放大的氢原子能级 　 原子实的极化和轨道贯穿 ⑴、原子实的极化 原子实非极化示意图 ＋e 原子实极化示意图 同样条件下，电偶极矩的对应的电场能比点电荷对应的电场能要小。 ⑵、轨道贯穿 仅考虑原子实极化尚不能说明碱金属原子中l很小的能级（s, p能级）的能量比氢原子能级低得多的原因。很明显还又其他因素在起作用。 分析：s , p轨道都是很扁的椭圆轨道，轨道越扁，在近日点附近的部分轨道离原子实越近，这就有可能使部分轨道从原子实中穿过。也就是说，在这部分轨道上，价电子可比原子实中的有些电子更接近原子核，这种现象叫做轨道贯穿现象。这部分轨道称为贯穿轨道。 轨道非贯穿现象 轨道贯穿现象 发生轨道贯穿后，原子实的Z变大，能级能量变小。 主量子数 n 角量子数 nφ 空间椭圆轨道（空间量子化） 当电子作三维的空间运动时，或者说，平面椭圆轨道在空间具有取向分布时，电子的运动具有三个自由度，所以相应地应有三个量子化条件才能确定电子的运动状态 式中pr、pφ、pθ分别为径向线动量、角动量、角动量在空间某一特定方向上的分量（在Z轴方向上的投影值）。 θ θ 由于cosθ可正可负 θ θ ：磁量子数，表征了角动量第三分量的量子化 主量子数n 角量子数nφ 磁量子数m 角动量量子化：主要决定轨道的形状 空间量子化：主要决定轨道平面的空间取向 能量量子化：主要决定轨道（定态）能量 §哥本哈根学派 The Nobel Prize in Physics 1922 was awarded to Niels Bohr for his services in the investigation of the structure of atoms and of t