1、4.2 原子实的极化和轨道贯穿,内层电子 与原子核结合的较紧密，而价电子与核结合的很松，可以把内层电子和原子核看作一个整体称为原子实。价电子绕原子实运动，原子的化学性质及光谱都决定于这个价电子。锂价电子的轨道：n 2原子实的有效电荷数 ： Z*=Z正电荷-负电荷（Z-1）=1,1、建立原子实模型,相当于价电子在n 很大的轨道上运动，价电子与原子实间的作用很弱，原子实电荷对称分布，正负电荷中心重合在一起。有效电荷为+e，价电子好象处在一个单位正电荷的库仑场中运动，与氢原子模型完全相似，所以光谱和能级与氢原子相同。,（1）价电子远离原子实运动,2、价电子绕原子实运动的情况,价电子远离原子实,价电子
2、靠近原子实，使原子实极化,（2）价电子靠近原子实运动,a 原子实极化（形成电偶极子），使电子又受到电偶极子的电场的作用，能量降低，同一n值，越小，极化越强。b 轨道贯穿（电子云的弥散），对于那些偏心率很大的轨道， 接近原子实的那部分还可能穿入原子实发生轨道贯穿，这时Z*1,从而使能量降低。 则光谱项为：,改写后： 所以 n*n,a非贯穿轨道 b贯穿轨道 价电子的轨道运动,量子力学定量处理,能量和光谱项,小结：碱金属原子光谱,1. 实验规律: 所有的碱金属原子的光谱，具有相仿的结构，实验上可观察的谱线一般分为四个线系。对于锂：主 线 系： 第二辅线系： 第一辅线系： 柏格曼系：,，n = 2,
3、3, 4,，n =3,4,5,，n =3,4,5,， n =4,5,6,对于钠主 线 系：第二辅线系：第一辅线系：柏格曼系：,，n = 3, 4,，n =4,5,，n =3,4,， n =4,5,3、能量和能级:,2. 光谱项,锂： s= 0.4 p = 0.05 d= 0.001 f =0.000钠： s =1.35 p=0.86 d =0.001 f =0.000,与氢原子的差别,（1）能量由（n, ）两个量子数决定，主量子数相同，角量子数不同的能级不相同。各能级均低于氢原子相应能级。,（2）对同一n值，不同值的能级，值较大的能级与氢原子的差别较小；对同一值，不同n值的能级，n值较大的能级
4、与氢原子的差别较小。,（3）n很大时，能级与氢的很接近，少数光谱线的波数几乎与氢的相同。,4. 理论解释,原子实模型原子实极化与轨道贯穿能级间跃迁的选择定则：,=1,精细结构的实验事实精细结构的理论解释与电子自旋辐射跃迁的选择定则,4.3 碱金属原子光谱的 精细结构电子的自旋,一、分析精细结构的实验事实： 由实验可知所有的碱金属原子光谱有相仿的精细结构。主线系和第二辅线系的每一条光谱线是由两条靠得非常近的分线构成；第一辅线系和柏格曼线系每一条光谱线是由三条靠得非常近的分线构成。 例如钠的黄色光谱线，就是它的主线系的第一条线，是由波长为5890和5896的两条分线构成。,碱金属原子三个线系的精细
5、结构示意图,推论2；s 能级是单层的，所有p,d,f 能 级都是双层的，并且当量子数n 增大时，双层能级间隔减小。,二、精细结构的理论解释与电子自旋 1、电子自旋（1925年荷兰科学家） 电子具有固有角动量和固有磁矩的特性叫电子自旋。,推论1；谱线的分裂意味着能级的分裂,电子自旋的特点： （1）自旋与轨道（空间）运动的状态无关 （2）自旋量子数 s =1/2 （3）自旋角动量是量子化的 (4) 自旋角动量在外场方向投影 (5) 磁量子数 自旋角动量相对外场的取向只有两种,（6）自旋磁矩:,轨道角动量: 轨道磁矩 :,（7） 旋磁比:,电子同时具有轨道角动量和自旋角动量，总角动量应当是两个角动量
6、的矢量和。,j=+s 或 -s, =0时 j=1/2, =1时 j=1/2,3/2,2、总角动量,角动量矢量合成,j=3/2 j=1/2,3.旋轨相互作用 由于电子具有轨道角动量和轨道磁矩在空间产生磁场,电子又具有自旋角动量和自旋磁矩在空间也产生一个磁场,这两个磁场的相互作用使原子获得附加能量,这就是旋轨相互作用能量。,12516,65 54,电子在轨道运动中如何感受磁场的示意图,附加能量,附加光谱项,精细结构裂距（双层能级间隔用波数表示）,米-1,=1,=2,=3,j=3/2,j=1/2,j=3/2,j=5/2,7/2,5/2,T2=-a1/2T1=a1,双层能级的相对间隔（n相同）,-a23/2a2,-3/2a32a3,讨论 为什么S是单能级，其他都为双层能级？附加能量为正负取决于？j值大的能级高？双重结构能级的间隔什么因素有关？,4、碱金属原子态符号,2,j=+1/2 j=-1/2,0,1, 2, 3, 4, 5, S,P, D, F, G,2s+1 j,n,价电子的状态符号,原子态符号,n,j,0,0,0,1,1,1,2,2,3,1s,2p,2s,3s,2p,3p,3p,3d,3d,表4.3 碱金属原子态的符号,4.5 单电子辐射跃迁的选择定则 1.发出辐射或吸收辐射的跃迁只能在下列条件下发生:,
