原子物理学课件6

•共产生3条谱线！
• •5.3.6
有超精细结构时的塞曼能级分裂
• 回顾：在第三章中介绍， • 原子中电子的轨道角动量
和自旋角动量 的耦合
• 形成原子能级的精细结构；
• j = l+s, ……, l-s
• 原子中电子的总角动量
和原子核的角动量
• 耦合形成原子能级的超精细结构。
•F = I+j, ……, I-j
：
）
• ＝ 0 ＋(BB/ h) [（ML 2 +2 MS2）-（ML 1 +2 MS1）]
•
• ＝ 0 ＋(BB / h) [ML +2MS]
• 因为：ML＝1，0 ； MS＝0；[ML +2MS]= 1，0
•0 ＋(BB / h) = 1
• = 0 +(BB / h) [ML +2MS] = •0
原子物理学课件6
•
•III，角动量在磁场中的运动
• A，弱外磁场中，
的运动
•>>
•------弱磁场中（正常和反常 ）塞曼效应的磁能级分裂公式 • 守恒量和本征值 “一 一 对应” • 对应的量子数为好量子数。
•非守恒量• J2, L2, S2 Jz : 守恒量 •好量子数??
•
• B，强外磁场中，
•
•
情况1: 在外磁场中，如果B属弱场，按角动量矢量模
型
• F2是守恒量, F是可用的好量子数 •的作用能：
•（ ：原子的总磁矩）
•＝gF mF BB
• 式中，mF ＝0，1，……，F （原子总角动量的磁量 • 子数）， gF（原子总角动量的G因子，类似gJ ，可自推 • 导）。 可见：超精细能级在磁场中将进一步分裂。
= 2
•0 －(BB / h) = 3
• 结论：在强磁场中，任意一条谱线都分裂为三条谱线
。
•------ 帕邢－贝克效 应
•仍以Na双线 ：589.6 nm 线（
）；
•
589.0 nm 线（
）.
• 强磁场中， 直接与强外场 耦合， 无耦合，无
•
•
上能级 ： 32P1/2 和 32P3/2
•
退化为： 3 2P
• 对 mj = -1/2，I＝1/2；mI ＝1/2
•
a mj mI ＝ a /4
•按电偶极跃迁选择定则： l = 1，磁能级间无跃迁！
•
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！
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•按电偶极跃迁选择定则： l = 1，磁能级间无跃迁！
•
•
情况2: 在外磁场中，如果属强场，按角动量矢量模型
• 其中，
• 所以， • 其中，
• Why?
• 所以: •Ej,I, B ＝mj gj B B ＋ a mjmI
• • 例如：碱金属原子的基态 2S1/2，
•
对 I＝1/2 （核自旋量子数
•>>
的运动
•
------ 强磁场中塞曼效应的磁能级分裂公式
•
非守恒量；
•L2，S2，Lz ，Sz ： 守恒量； •L，S，ML ，MS ： 好量子数。
•
• 能量关系 ：
•5.3.5
帕邢－贝克效
应 •一 强磁场中的塞曼效应
• 因为，gL＝gl =1， gS＝gs =2 •( Why?)
• 能级跃迁 •E2－E1＝（E2＋E2）-（E1＋E1
• • 例如：碱金属原子的基态 2S1/2，
•
对 I＝1/2 （核自旋量子数）
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• j =1/2, I =1/2,
• F = 1,0 （无磁场时为两个
•
能级：超精细结构）
•在弱磁场中时，对F= 1能级 • ，mF ＝0, 1（分裂为三个磁能级）
•E F, B＝gF mF BB＝0， gF BB
•对F= 0能级， •mF ＝0（能级不分裂）。
）• 因为，
•
( mj gj B B > a mj mI ),
• 先计算 mj gj B B：
• j =1/2, mj =1/2, -1/2, gj = gs = 2
• mj gj B B = BB ，－BB
• 再计算 a mj mI ：
• 对 mj =1/2，I＝1/2；mI ＝1/2
•
a mj mI ＝ a /4
• S=1/2, MS =1/2, 1• /2;L=1, ML =1, 0, -1 .
• EL, S, B =（ML+2MS）BB
• 的值有五种组合。
• 下能级： 32S1/2 退化为：
•
3 2S
• S=1/2, MS =1/2, -1/2;
• L=0, ML= 0.
• EL, S, B 的值有两种组合。