Тема 1 Квантовые свойства электромагнитного излучения (стр. 20 )

 

 

Сравнивая рисунки 6.3 и 6.5, видим, что переходам между каждой парой S- и P-термов соответствуют спектральные дублеты, а переходам между каждой парой P- и D-термов - спектральные триплеты. Таким образом, при учете спин-орбитального взаимодействия возвращение атомов лития из состояния 4P d состояние 2S будет сопровождаться излучением 27 спектральных линий. Однако из-за малого различия в длинах волн спектральных компонентов, соответствующих переходам между P- и D-термами при 0 и -1, они не будут различимы спектральным прибором, и вместо триплетов будут регистрироваться дублеты. Таким образом, и в данном случае спин-орбитальное взаимодействие проявится в условиях эксперимента удвоением числа спектральных линий – будет наблюдаться 12 дублетных спектральных линий.

 

 

 

Задача 3. Рассчитайте длины волн компонентов тонкой структуры для головной линии серии Бальмера, соответствующей атому водорода.

 

Дано: Z = 1; n = 2; k = 3 Найти:

Решение Запишем формулу тонкой структуры для энергетических уровней атома водорода: , (6.12)

где  - масса покоя электрона,  - постоянная тонкой структуры,  - главное квантовое число,  - внутреннее квантовое число (для электрона в атоме водорода оно может принимать значения ). Вводя в данную формулу постоянную Ридберга, можно представить (1) в виде:

, (6.13)

где  = 109677,576 см-1.

Изобразим фрагмент диаграммы энергетических уровней для атома водорода, соответствующий рассматриваемой ситуации (рисунок 6.6).

 

 

Вычислим по формуле (6.13) значения энергии (в шкале волновых чисел), соответствующие каждому из пяти подуровней тонкой структуры:

 см-1;

 см-1;

 см-1;

 см-1;

 см-1.

Вычислим разности этих величин, соответствующие переходам, указанным стрелками на рисунке 6.6, а затем вычислим значения длин волн (в нанометрах) для пяти компонентов тонкой структуры головной линии. Результаты вычислений сведём в таблицу:

 

, см-1	, нм
15233,372	656,4534
15233,211	656,4604
15233,067	656,4660
15233,007	656,4692
15232,846	656,4761

 

Тема 5 ЭЛЕКТРОННОЕ СТРОЕНИЕ СЛОЖНЫХ АТОМОВ

 

9       Характеристика состояний отдельных электронов с помощью квантовых чисел

10  Электронные оболочки, электронные слои атома и их заполнение, правила Клечковского

11  Векторные модели сложения моментов импульса электронов и типы связи

12  Состояния сложного атома, правила Хундта, термы атомов

 

Основные понятия по теме

В квантовой механике состояние электрона в поле ядра характеризуется четырьмя квантовыми числами: главным ( 1, 2, 3, …), орбитальным ( 0, 1, 2, …, ), магнитным (0, ) и спиновым ().Одноэлектронная собственная функция атома  носит название атомной орбитали (АО).

Совокупность атомных орбиталей (квантовых состояний), соответствующих определенному значению главного квантового числа , образует так называемый электронный слой, который обозначается буквой или цифрой:

 

Главное квантовое число,	1	2	3	4	5	…
Обозначение слоя	K	L	M	N	O	…

 

Совокупность атомных орбиталей, соответствующих определенному значению орбитального квантового числа , формирует так называемую электронную оболочку, обозначаемую следующим образом:

 

Орбитальное квантовое число,	0	1	2	3	4	…
Обозначение оболочки						…

 

Число  состояний, формирующих электронную оболочку с заданным , рассчитывается по формуле

, (5.1)

так как число различных квантовых состояний при конкретном значении  определяется количеством возможных комбинаций значений чисел  и . Поскольку количество различных значений числа  составляет , и при каждом  возможны два значения , то число квантовых состояний .