第七章磁场中原子.ppt

第三节：史特恩－盖拉赫实验的结果分析 史特恩－盖拉赫实验证明了 第四节 顺磁共振 实验装置： 二、应用 3、核磁共振原理和顺磁共振相似 * * 2、反常塞曼效应的观察 钠黄光(双线，主线系第一条，589.6nm, 589.0nm)的分裂 589.0nm，六条(2条π 线，4条σ线) 波数裂距相等 589.6nm，四条(2条π 线，2条σ线) 波数裂距不等 观察: 无磁场 589.6nm 589.0nm 观察: 589.0nm, 四条(2条π 线不出现) 589.6nm, 二条(2条π 线不出现) * * 二、Zeeman效应的理论解释 1、能级的移动和谱线的分裂情况 (1) 原子能级在磁场中分裂为2J+1层, (2) (3) 在磁场中 (4) * * 频率差： 波数差: * * 2、Zeeman效应的选择定则 (附加的选择定则) 例: 0 -1 1 0 -1 1 * * 3、正常塞曼效应和反常塞曼效应 正常塞曼效应：当原子的总自旋等于0 (S=0，单一态，单线)，每条谱线分裂为三条，且波数裂距为洛仑兹单位。 反常塞曼效应：当原子的自旋不为0，则每条谱线将分裂成更多谱线，且裂距不等于洛仑兹单位。 谱线一分为三,但 ,仍为反常 当S＝0(单一态)，g=1 * * 例1：镉的643.8nm的正常塞曼效应 跃迁 格罗春图 M 2 1 0 -1 -2 M2g2 2 1 0 - 1 -2 M1g1 1 0 -1 (M2g2 - M1g1)= 0 0 0 -1 -1 -1 1 1 1 解： * * L 有磁场 1D2 1P1 643.8 九种跃迁，只有三种能量差，三条分支谱线，每条包含三种跃迁。中间那条谱线仍在原谱线位置，左右两条同中间一条的波数差为1L。结论与实验一致。 无磁场 Mg 2 1 0 -1 -2 1 0 -1 M 2 1 0 -1 -2 1 0 -1 * * 例2：钠的 589.0nm谱线的塞曼分裂 M 3/2 1/2 -1/2 -3/2 M2g2 6/3 2/3 -2/3 -6/3 M1g1 1 -1 (M2g2 - M1g1)= -5/3 -3/3 -1/3 1/3 3/3 5/3 * * * * 第七章：在磁场中的原子 主要讨论原子处在磁场中所发生的一些现象 * * 第一节：原子的磁矩 一、单电子原子的总的磁矩 1、轨道磁矩 2、自旋磁矩 Ps μs μj μl μ Pj Pl * * 3、原子核 可以忽略 4、原子的总磁矩 原子的总磁矩（原子的有效磁矩） 是轨道磁矩和自旋磁矩的合成磁矩在 方向的分量 Ps μs μj μl μ Pj Pl * * Ps μs μj μl μ Pj Pl * * Ps μs μj μl μ Pj Pl * * 原子的总磁矩和总角动量的关系： * * 二、具有两个或两个以上电子的原子的总磁矩(结论) 对L-S耦合(j-j耦合略) * * 讨论 1、对S=0 (单重态) 2、L=0 (S态) g=2 J=S 3、L=0 S=0 4、一般原子 * * 例 1、求B原子态 2、原子在 状态,其有效磁矩为: 3、原子处于 态,朗德因子分别为 : 4、由朗德因子公式,当S=L, J 0时,可得g值: 1, 2 0 g=0 意义：若已知原子态的性质,则可求出其磁矩. 从原子的磁性的研究,也可提供原子态的部分信息(线索) 有效磁矩是: 的g因子和有效磁矩 * * 求原子有效磁矩： 1、基态氢原子 2、 3、 4、 * * 第二节 外磁场对原子的作用 一、拉莫尔旋进 P174图a,b 原子总磁矩 ，在磁场 中，受场的作用。即磁矩绕磁场的方向旋进。也就是总角动量 绕磁场方向旋进。 磁场对磁矩的力矩是： 只改变方向，不改变大小，旋进 * * 矢量式;拉莫尔旋进角频率: 是旋进的角速度 * * (a)图 旋进使B方向角动量增加，能量增加； (b)图 旋进使B