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6月 第
21卷第
2期 陕西师范大学继续教育学报(西安)
JournalofFurtherEducationofShaanxiNormalUniversity
Jun.2004
Vol.21No.2
原子光谱项的意义和推求
姜心田
(陕西师范大学化学与材料科学学院 教授 西安
710062)
摘 要
:原子光谱项是反映原子内部轨一轨
,轨一旋
,旋一旋复杂相互作用能量效应的
,是解
释原子光谱的理论基础。本文就原子光谱项的意义
,
L-
S耦合推求方法及
Hund规则通过实例给
出了说明。
关键词
:原子状态
;
L-
S耦合
;
量子数
L,
S,
J和
m
J;
Hund规则
;光谱项
;光谱支项
中图分类号
:
O641 文献标识码
:
A 文章编号
:1009-3826(
2004)
02-0110-05
1 引言
原子中的电子整体总是处在一定的运动状称为
原子状态。每一种原子状态态都具有一定的能量称
为原子能量。这些能量是量子化的。原子光谱实验对
应的是原子的整体状态
,原子光谱的精细结构反映
了原子内部能级的复杂性。
原子中各电子的主量子数
n,角量子数
l给定后
称为一种组态。如
C原子基态电子层结构为
1
s2
2
s2
2
p2
,简称
P2
组态。原子能量的大小显然主要
由电子组态决定。因为原子中各电子的轨道能是由
量子数
n,
l共同决定的。但轨道能仅包括了电子的
动能、电子与核的静电吸引势能以及电子之间的静
电排斥势能
,只能作为原子能量的初步近似。由于原
子中各电子间还存在着其它复杂的相互作用如轨道
——轨道
,自旋——自旋静电排斥作用
,轨道——自
旋磁力相互作用
,这些作用均是影响原子能量的因素
,是决定原子能量更高一级的近似。故在一种组态
中还可能存在不止一种的能量状态。
对于全充满的闭壳层组态如
191实验二十 钠原子光谱
引言
研究元素的原子光谱，可以了解原子的内部结构，认识原子内部电子的运动，并
导致电子自旋的发现。钠原子是一个多电子原子，原子序数为11，既有稳定的满内壳
层，又有自由电子，既存在着原子核和电子的相互作用，又存在着电子之间的相互作
用，还有电子自旋运动与轨道运动的相互作用，其光谱结构比较简单，即可用吸收光
谱，也可用发射光谱进行研究，在激光光谱日益发展的今天，钠光谱仍是深入研究的
对象之一。
一、实验目的
1、WGD-8型组合光栅光谱仪拍摄钠原子光谱的实验方法；
2、测定钠光谱线的波长，通过里德伯关系计算钠原子能级和量子亏损，并绘出
能级图。
二、实验原理
在原子物理中，氢原子光谱的规律告诉我们：当原子在主量子数为
2n与
1n的上
下两能级间跃迁时,它们的谱线波数可以用两光谱项之差表示：
2
22
1~
nR
nR
−=ν
, (1)
式中R为里德伯常量(109 677.581−
cm)．当2
1=n，
2n＝3，4，5，…，则为巴尔末线
系。
对于只有一个价电子的碱金属原子(Li，Na，K，…)，其价电子是在核和内层电
子所组成的原子实的库仑场中运动，和氢原子有点类似。但是，由于原子实的存在，
价电子处在不同量子态时，或者按轨道模型的描述，处于不同的轨道时，它和原子实
的相互作用是不同的。因为价电子处于不同轨道时，它们的轨道在原子实中贯穿的程
度不同，所受到的作用不同。还有，价电子处于不同轨道时，引起原子实极化的程度
也不同。这二者都要影响原子的能量。即使电子所处轨道的主量子数n相同而轨道量
子数l不同，原子的能量也是不同的，因此原子的能量与价电子所处轨道的量子数n、
l都有关，轨道贯穿和原子实极化都使原子的能量减少，量子数l越小，轨道进入原
子实部分越多，原子实的极化也越显著，因而原子的能量减少得越多。与主量子数n 192相同的氢原子相比，金属原子的能量要小，而且不同的轨道量子数l对应着不同的能
量。l值越小，能量越小；l越大，越接近相应的氢原子的能级。
np2组态的光谱项
np2组态的光谱项
简介：
np2是指两个电子占据n壳层和p壳层，具有多个激发态和基态。在光谱学中，研究np2组态的光谱项是非常重要的。
一、np2组态的能级结构
在np2组态中，每个电子有两种自旋状态，因此共有四种可能的组合：↑↑、↓↓、↑↓和↓↑。这些组合对应着不同的能级，其中基态为^1S0（↑↓），三重态为^3P0（↑↑）、^3P1（↑↓）和^3P2（↓↓），五重态为^5D0（↑↑）、^5D1（↑↓）、^5D2（↑↓）、^5D3（↓↑）和^5D4（↓↓）。
二、np2组态的光谱项
每个能级都有不同的光谱项，光谱项表示了电子在不同状态下的发射和吸收光的特征。np2组态的光谱项是由两个字母组成的符号，其中第一个字母表示电子的自旋状态，第二个字母表示另一个量子数，这个量子数与该电子所处的壳层有关。
例如，基态^1S0的光谱项为^1S0，表示两个电子都处于自旋↑↓的状态。三重态^3P0、^3P1和^3P2的光谱项分别为^3P0,^3P1,^3P2，表示其中一个电子处于自旋↑↓的状态，另一个电子则处于↑↑、↓↓和↑↓的状态。五重态^5D0、^5D1、^5D2、^5D3和^5D4的光谱项分别为^5D0,^5D1,^5D2,^5D3和^5D4，表示其中一个电子处于自旋↑↓的状态，另一个电子则处于↑↑、↓↓、↓↑和↑↓的状态。
总结：
np2组态的光谱项对于了解原子的基态和激发态非常重要。通过对np2组态的能级结构和光谱项的研究，可以深入理解原子的电子排布和能级变化规律。同时，这也为光谱学在材料化学等领域的应用提供了重要的理论基础。
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之
98
8
元
素周期表中
各原子基态
光谱项
的推算
邹安
华物
理系
提要:
元
素周期表中有
许多元
素,
其各原
子基态
的光谱
项是
如何求得
的呢?本
文通过
举
例和列
表,
从两
方面来研完原
子基态
光谱
项的推求方法。
一是讨于非同
抖电子的组态,
可直
接由LS搞合方式求得,
二是讨
于由同件
电子构成的组态,
却
采用投
影合成的方法求
之。
关键词:原子
基态;光谱项;
电子组态;LS揭合;
满
壳层;满次
壳层;同什
电子,
符
号。
原子基
态的光谱项是由原
子的外层
电子的
组态的耪
合来决定的。
在LS
耪合时,
原子基
态的光谱项服
从洪特定则
仁3〕。
元
素周
期表中的10
3种元素的
原子基态光谱项究竟是怎样推算
出来的呢?
现根据不同
的情况由简及
繁
地归纳出几
种方法。
1一个
由若干
满壳层
或满次壳层
构成的原子,其
原子基态的
光谱
项是:S。、
如He,
电子组
态
为1梦,
s二
O,
L二O,
I=
O,
重数=s2+1
=1,因
此He的
原子基态
光谱
项是艺
S二
同理
B
e(15名
252
)、
Mg(3
52
)、
Ne
(2
尸.)
等原子
的原子基态的
光谱项均是兀S。
2
一个原子的基
态由
若干
个闭合壳层
或次壳层
加一个电
子钩成,
对应的
原子
基态的
光潜
项由这个
电子
决定:
与一
个S
电子
对应的原
子基
态的光谱项一
般是’
S
才与尸
电子
对应的是
,
p
才与d电子
对应的一
般是’
几z/’如H
(1S’
)原子基态的
光谱项是’
S万因
为
其L“。,
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l一、卜
____
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项均
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又如B
(ZP艺
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音,
因
此原子基态
的
光
谱项是忽p
%·
同理,
AI
(3p`
)、
G“
(4p’
)等原子基
态的光谱
项也都是Zp万,
还如sc
(3d’
),
其:=
音,
:二
2,
,二
普,
故
其原子基态的光谱项是’D
3
/2。
同理Y
`4d`
,的原子基态的光
。
项
也是’
