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Chapter 4碱金属原子和电子自旋碱金属元素是锂Li 、钠Na 、钾K 、铷Ro 、铯Cs 、钫Fr ，它们的原子序数分别为：3、11、19、37、55、87。
这些元素在元素周期表中同属一族，具有相仿的化学性质，都是一价的；它们的电离能(电离电势)都比较小，容易被电离；它们具有金属的一般性质。
对类氢原子和碱金属原子来说，在谁更像氢原子的问题上各有所长。
从核外只有一个电子的角度看，显然类氢原子优于碱金属原子，但从最外层那个电子所感受到的那个“原子实”的作用来说，碱金属原子(1Z =*)优于类氢离子。
§4.1 碱金属原子光谱巴尔末(Balmer)公式：H H22R R m nν=-=()()-T m T n 中有两项，第1项是固定项，它决定系限及末态，第2项是动项，它决定初态，碱金属原子的光谱与Balmer 线系相似，即随着光的波长由长到短，其光强由强到弱，谱线的间距由疏到密。
见Li 的光谱线系。
一、碱金属原子的光谱特征主要特征有四条：1、有四组谱线：——每一组的初始位置不同，即有四套初项，四套线系。
（主线系，第一辅线系（漫线系），第二辅线系（锐线系），柏格曼线系（基线系）。
）2、有三个终端：——有三套固定项。
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：——能级之间的跃迁有一条选择规则：1±=∆l 。
二、四个线系的表达方式（有3种表达方式）1、电子态到目前为止，表述电子在核外状态涉及到了3个量子数,n 、l 、m ,为了描述方便，我们就用量子数来表示电子状态。
当l =0，1，2，3，4，…时，表示为小写：s ，p ，d ，f ，g ，…如2s 表示n=2,l =0的态，3d 表示n=3,=2的态。
2、四个线系的Rydberg （里德伯）公式表示和电子态表示表中有效量子数*n 有些很接近整数，有些离整数远一些，但都比n 小（个别的*n 比n 略大，是由于其他原因，在此暂不讨论），所以*n 可以写成n 减去一个数值，即*n n =-∆。
第四章碱金属原子和电子自旋第四章碱金属原子和电子自旋第四章碱金属原子与电子自旋一、学习要点1.碱金属的原子光谱和能级(1)四个线系:主线系、第一辅线系（漫）、第二辅线系（锐）、柏格曼系（基）共振线、线系限波数、波数表达式(2)光谱项t?rn?2?r?n??l?2?rzn?22?r?z??n2?2;n??n??l,z??nn??l?z??（3）初始主量子数Li:n=2；na:n=3；k:n=4；rb:n=5；cs:n=6；Fr:n=7（4）碱金属原子能级选择规则？L一(5)原子实极化和轨道贯穿是造成碱金属原子能级与氢原子不同的原因2．电子自旋（1）除了电荷和自旋角动量，PS还有实验的基础吗？S自旋投影角动量???eme?ps,?s?3?b?s?s?1??,(s?12.psz？太太太太自旋磁量子数1?l?,l?0??2j?j?1??,j???1,l?0??2(2)单电子角动量耦合：总角动量pj?，称总角量子数（内量子数，亚量子数；总角动量pjz的投影角动量？mj？，mj？？JJ1.J1，J，总磁量子数(3)描述一个电子的量子态的四个量子数：强场：n,l,ml,ms；弱场：n,l,j,mj原子状态（光谱项）符号ns2s？1lj态不分裂，p,d,f,g,?态分裂为两层3.碱金属原子光谱的精细结构和能级：(1)原因：电子自旋―轨道的相互作用(2)能级和光谱项的裂距；(3)选择定则：?l??1,?j?0,?1绘制锂、钠、钾原子的精细结构能级转换图4氢原子光谱的精细结构和能级：（1）原因：相对论效应和电子自旋－轨道相互作用；（2）狄拉克能级公式；（3） Riemann系统和Balmer系统的第一条谱线h？线的精细划分；（4）林移动二.基本练习：1.楚书p14312.3.4.5.6.72。
选择问题：（1）单个f电子总角动量量子数的可能值为：a、 j=3,2,1,0；b.j=±3；c.j=±7/2，±5/2；d、 J=5/2,7/2（2）单个d电子的总角动量投影的可能值为：a.2？，3.b、 34.C352?，152?； D3/2，? 5/2.（3）已知一个价电子的l?1,s?12,试由mj?ml?ms求mj的可能值：a.3/2,1/2,-1/2,-3/2;b.3/2,1/2,1/2,-1/2,-1/2,-3/2;c、 3/2,1/2,0，-1/2，-3/2；d、 3/2,1/2,1/2,0，-1/2，-1/2，-3/2；（4）锂原子光谱由主线系.第一辅线系.第二辅线系及柏格曼系组成.这些谱线系中全部谱线在可见光区只有：a、主线系统；b、第一辅助线系统；c、第二辅助线系统；d、当伯格曼系统（5）锂原子主线系统的谱线不考虑精细结构时，波数公式的正确表达式应为：~?np?2s~?2s?np~?2s?np~?np?2sa.?；b.?;c．?;d．?（6）碱金属原子的光谱项为：a、 t=r/n2；b、 t=z2r/n2；c、 t=r/n*2；d、 t=rz*2/n*2（7）锂原子从3p态向基态跃迁时,产生多少条被选择定则允许的谱线（不考虑精细结构）?a、第1条B.第3条C.第4条d.第6条（8）已知锂原子光谱主线系最长波长为6707埃，辅线系线系限波长为3519埃，则li原子的电离电势为：a、 5.38vb。
第四章碱金属原子和电子自旋碱金属元素是锂Li、钠Na、钾K、铷Rb、铯Cs和钫Fr。
它们的原子序数别离为3、11、19、37、55 和87。
这些元素在周期表中属于同一族，具有相仿的化学性质，都是一价的。
它们的电离电势都比较小，容易被电离，它们具有金属的一样性质。
从这些元素的化学性质和物理性质及有关资料能够推究它们的原子结构。
以后咱们会明白它们有相仿的结构，它们的结构比单电子的氢原子和类氢离子要复杂些，但同其他原子比较还不是很复杂的。
在讨论了氢原子和类氢离子的光谱和这种体系的结构以后，把成立起来的方式推行到略复杂一些的碱金属原子，从而研究它们的结构，是一个很自然的进展。
碱金属原子的光谱一、四个线系几种碱金属元素的原子光谱具有相仿的结构，光谱线也明显地组成几个线系。
一样观看到四个线系。
图显示锂的这四个线系，这是按波烽的均匀标尺作图的，图中也附了波长标尺。
主线系：波长范围最广，第一条线是红色的，其余诸线在紫外。
其系限的波数是厘米-1，相当于波长纳米。
第一辅线系基线系（又称漫线系）：在可见部份。
第二辅线系（又称锐线系）：第一条线在红外，其余在可见部份，并有同一线系限。
柏格曼线系（又称基线系）：全在红外。
用摄谱仪把光谱摄成相片时，不同线系会同时显现。
例如采纳对可见光和紫外光灵敏的相片，能够把主线系和两个辅线系一次摄在一张相片上，他们重叠在一路。
从谱线的粗细和强弱并参考它们的距离，能够把属于不同线系的谱线分辨出来。
从图，咱们能够想象摄得的光谱相片上的形象。
其他碱金属元素也有相仿的光谱系，只是波长不同。
例如钠主线系的第一条线确实是很熟悉的黄色光，波长是纳米。
而锂的主线系第一条线是红色的，如上文所述。
图是钠的主线系的吸收谱。
每一个碱金属元素的光谱还不止上述几个线系，这些是比较容易观看到的，因此是较早发觉的。
二、光谱公式正如氢光谱的情形，里德伯研究出碱金属原子光谱线的波数为 *2n Rn νν∞=- （1） 式中n ν是光谱线的波数。
