Краткая теория по всем темам курса (1121636), страница 3
Текст из файла (страница 3)
зрг(г я... Атолгы гг/елочных мегггагогов. Квантовые числа - те же, что и для атома водорода, ио пределы их изменения для валснтного электрона иныс. Для з- и р- электронов п = пгх по+ 1,пв" 1: где пв - главное квантовое число внсшнсго электрона в основном состоянии: Вг Ыа К РЬ Ся гг по= 2 3 4 5 6 7 Для электронов с 2 >2 минимальное значение главного квантовою числа (ггг),„,„определяется наинизшсй незаполненной г' - подоболочкой: Ь! Ь)а К КЬ Ся гг (ггв),„ы 3 3 3 4 5 6 (ггг) „, 4 4 4 4 4 5 2. Энергии уровней без учета тонкой структуры.
Апгом водорода (водородоподобный ггон/. У Е гг — — — — „ /гу. и" Атомы щелочных лгетоллов. (2 — оы)" Лу /гу =— гг (и — Л ю) В формулах (153) и (15.4) Лу=гпе /2/г~=13.606 эВ; Лг - квантовый дефект; ггы - константа экранирования для энергии уровня (без учета тонкой структуры). 3. Энергии уровней с учетом тонкой структуры.
Авион водороде Гводородо««одой««сь«й иои). е,„,= „',, '( ). г Лу «кэ_#_ 1Ь 1 3 иэ из 3+1/2 4и Интервал тонкой структуры - ра «ность энергий уровней «~~ ы йкх «ц" )«к«:.Ф-«/2 (15. 5) Агяомы щелочных лееот «чов, Интервал тонкой структуры ц (l-а') Лу (15.7) и 1((+1) У где ет - константа экранирования для тонкой структуры. 4. Спектральные обозначения состояний одноэлектронных атомов.
Аи«ом водорода (водородоиодобиыа иои). Для полного опнсаник состояния электрона в одноэлектронном атоме достаточно задать квагпов«ее числа и, Аи). Обычно их записывают в виде Например: 1в,о, 2р»ь 4(.с и т.п. Иногда встречаются более сложные обозначения которые содержат избыточную для данного случая информацию (существенную лля многоэлектронных систем), а именно описание состояния элс«героиней оболочки (электронной конфигурации) н величин, результирующих угловых моментов атома (которые обозначаотся прописными латинскими буквах«и ) 24 « и( (15.9) Здесь 28+1 - мультиплетност«к $ - пояный спин.
Для одноэлсктронной системы $ = я = 1/2 и 2Л +! = 2: уровни одноэлектронного атома — дубястные. Примеры записи типа (9) 1я -Б«ъ 2р тР«о, 4«эг-, и т.п. Чаще используют сокращенные (по сравнению с (9)) обозначения (15.10) Например 1 "Я«л. 2 'Р«, 4 "Р е ит.п. Аьчомы щелочиыхл«еи«вылов. Обозначения состояний оптического электрона - те жс, что н для атома водорода.
Для полного описания необходимо добавить характери;тики электронного остова (иона). Например, электронные конфигурации и основные состояния атомов щелочных металлов записываются следующим образом: (,«1к'2я -$о, Ма 1я«2в 2р Зя Я«о К 1в йя-2р'Зя"Зре4я $« 3оследний з-электпон пасноложен нал заполненной о-подоболочкой «юна. «3Еы = (15.6) и«((«+1) В формулах (15.5) и (15.б) а =е /Г«е = 1/137 - постоянная тонкой структуры.
1б. Электромагнитные переходы в атомах. Правила отбора. 1. Правила отбора для электрических дипольных излучательных переходов в одноэлектронном атоме: А и - произвольное; 11=+1: ~2= О,+ 1; А гп,, = О. 2. Спектральные серии щелочных металлов. ГлавнаассРиа п, "Я, — + п Рпхзп) и > и„; Резкаясерия п.'Р,,зп — + п'Б„:; п > и„-~1; Диффузная серия п,зР,кзп — + и'1)ьхзп п > Оьз) 2 3 Фундаментальная серия п Взп — + и' Р„.: п > 1пэ) 1серия Бергмана) и "1)щ — + и Рэплп', п > 1пг)ш 3. Переходы в многоэлектронном атоме. ЬЯ - связь. Одноэлектронный оптический переход в электрическом дипольном приближении разрешен, если удовлетворяются следующие правила отбора (сравн.
с правилами отбора в одноэлектронном атомс). Правило Лапорта - переход возможен только между четными н нечетными тсрмами: Л г, =-ь1; следовательно, должны быть заданы обе электронные конфигурации. г1 Ь = О, + 1; А К = 0 - интеркомбинационный запрет; ст1=0. ~-1; переход 1=0 ++ Р=О запрещен(0 <-+ 0 переход). При рассмотрении сверхтонкой структуры оптических спектров действует правило для полного момента импульса атома У'. Е=Х+Е.
Правило отбора для Р АР=О, 4-1. Переход Р=О ++ Г=О запрещен. 17. Рентгеновские спектры. Характеристическое рентгеновское излучение. Закон Мокли 2 2 2 иЛ (Х вЂ” о) 1 — — — ), Хп -+и 2 1 и! пз где Я - постоянная Ридберга, 2 - порядковый номер элемента, н постоянная зкранирования. Для линий Л: - серии о я = 1; для Š— серии а = 7.4; п, и: - главные квантовые числа атомных оболочек межд~ которыми происходит переход.
18. Эффекты Зеемапа и Пашена — Бака. Опыт Штерна и Герлаха. 1. Магнитный момент атома в приближении Ю- связи. 1г л = р ь -~ р л = — ( Ы + 2Ы) =-р, (У. + 2Я) =-~„( У ~-Я) 2ще и, = -н„У. - орбитальныи магннтныи момент атома; р - = -2 )т„б - спииовыи магиитныи момент атома. р, = — = 0.927.10 зрг/Гс - магнетон Бора: ел -и 2 иге вектора У.. Я,,У вЂ” орбитальный, спиновый и полный моменты импульса атома. Эффективный магнитный момент атома - компонента магнитного момента атома, коллинсарная полному моменту импульса !'!' (Х, ~2.У').,У (.У+5) У .М 1'Г РГ РГ ,У(У+ 1)+ Б($+1) — Х(У. + 1) =1~- - фактор Ланде. 2У(У+В 2.
Слабое магнитное поле. Слабым считается поле, не разрывающее У.Я вЂ” связи. Взаимодействие магнитных моментов друг с другом значительно сильнее их взаимодейст- вия с магнитным полем О: А(У АУ)» неУУ, А(У„Я) - константа связи моментов. определяющая расщепление терма в мультиплет (правило интервалов Ландо).
3. Энергия взаимодействия атома с магнитным полем: оЕ = -()хуУУ = ряй!У21~, ЛУл - проекция полного момента импульса на направление магнитного поля. 4, Сила. действуницая на атом в слабом неоднородном магнитном поле (ось л направлена вдоль вектора УУ, направления вектора ХУ и его гра- диента совпадают): гХУУ У =-((ЦФ'- У;- =-Н 82Х.— гУх 5. Эффект Зеемана. Сдвиг частоты спектральной линии в магнитном поле относительно нерасщепленной линии: он(ЗХг -% ) = -"'взг (01лХг $2ЗХ2 ) ' 1 2 1 2 Лег = р, ХХ/й = е УХ/2 и с - нормальное лоренцево расщепление; индекс 1 относится к верхнему уровню перехода, а индекс 2 - к нижнему.
В случае перехода между уровнями синглетных термов (~мО, я,. -яг — 1) имеет место нормальный (простой) эффект Зеемана; во всех остальных случаях - аномальный (сложный) эффект Зеемана. 6. Сильное магнитное поле. Сильное поле разрывает ЬЯ связь. В этом случае РьХХ' 1глХХ »Л(Х''')' 7. Энергия взаимодействия атома с сильным магнитным полем (спин- орбитальное взаимодействие не учитывается): дУ1 = -12, й-11вй = и,,УХ(лХ, +22нХя). 3.
Эффект Пагпена-Бака. Сдвиг частоты спектральной линии в сильном магнитном поле относительно частоты перехода между вырожденными термами (не рвсн(епленныии спин-орби1польныги взаимодействием) Но ХХ ~~аз О'Хе ° ' Хь ) (''Хь ЛХс ) Но УХ '~ЛУ1 г Это - нормальный лоренцевский триплет. 9. Сила, действующая на атом в сильном неоднородном магнитном поле (ось г направлена вдоль вектора й . направления вектора ХХ и его градиента совпадают) Но(ЗХг +2йХл) дХХ Жя 10. Дополнительные правила отбора. действующие в поле внешних сил: Л.ЬХ, = -~1 - <т - кОмпОнЕнты, ЛЛХ2 =О - и -компоненты.
Переход Мл =0 +э ЗХг =0 запрещен, если при переходе АУ=О 'г (.У, =,Уг). При разрыве БЯ - связи в сильном магнитном поле: ЛЛХ =+1 - а -компоненты, ХгЛХ, =0 - п -компоненты, ЛЬХв =О. 19. Основы физики молекул. 1. В двухатомной молекуле стационарные состояния электронов можно охарактеризовать точно определенным значением проекции орбитального момента на межъядерную ось. Состояния электронов в оболочке обозна- чаются в соответствии со схемой: к=(т,(=О, 1,2,3 ...
о, л, б, ср проекция момента- состояние электрона- Здесь квантовое число гп, определяют проекцию орбитального момента электрона на ось молекулы. 2. Квантовые числа, характеризующие состояние электронной оболочки молекулы: а) проекция орбитального момента электронной оболочки на ось молеку- лы Л =(~т ), проекция ьюмента - Л = О, 1, 2, 3„., состояние оболочки- П, Л, Ф,... б) мультиплетность 2,5 -~1. о - полный спин 3. Термы электронной оболочки молекулы принято записывать в виде: 2л 11 Например: ' В, П, ~Л....
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
