原子物理学(第五章)
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原子物理第五章
南京航空航天大学
原子物理
磁场中的原子
§6.1、原子的磁矩 电子轨道运动的磁矩
z
iS n
i
e e l l gl l 2me 2me
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其中：gl=1 为轨道磁矩 g 因子。
原子物理
磁矩大小:
e l gl l 2me
e gl l (l 1) l (l 1) B 2me
二、单电子原子的总磁矩
总磁矩
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与j并不正好反向
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j
l
→
→
s
s
l
s
j
l
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写成：
e j g j j 2m
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磁矩大小:
j g j j ( j 1) B
K K
LI LII LIII
2S 1/2
K2
K1
2S 1/2 2P 1/2
2P 3/2
原子的x射线发射谱是线状谱，其频率由原子结构的特 点所决定，所以又叫原子的标识谱。
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原子物理
n=5 n=4 n=3 n=2 低能级失去一个电子，高能 级的电子跃迁到低能级放出 电磁波形成了X射线。 n=1
玻尔磁子
he 23 2 B 0.92740 10 A m 4 m
e z z ml B 2m
磁矩空间取向量子化
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原子物理
原子物理学5
同一电子组态在j-j耦合中和L-S耦合中形成的原子 态的数目相同，代表原子态的J值也是相同的。
例题：
若某原子的两个价电子处于2s2p组态，利用j-j耦合， 求可得到其原子态的个数。
同一电子组态在j-j耦合中和L-S耦合中形成的原 子态对应的能级间隔不同。
1P 1
( 1 3 , )1 2 2 1 3 , )2 2 2
1P 1 1S 0
三重态 2s3p 2s3s
3P 2 3P 1 3P 0 3S 1
2s2p 2s2s 1 2 3 4
1P 1 1S 0
2s2p 1 3
3P 2 3P 1 3P 0
2s2s在三层结构中没有对应的能级
例题2： 铍(Be)原子共有四个电子，已知其中三个始终处于 基态。 （1）写出铍原子的三个最低能量的电子组态； （2）用L-S耦合模型画出这三个最低能量电子组 态的全部能级； （3）画出上述能级间全部可能发生的跃迁。
1P , 3P 1 2,1,0
Pb:6p7s (j-j)
1 1 3 1 , , , 2 2 1 , 0 2 2 2 ,1
碳族元素在激发态ps的能级比较 C Si Ge Sn Pb
3 1 ( , )1 2 2 3 1 ( , )2 2 2
1P 3P
1 2
3P
3P
倒序排列：
3P > 3P > 3P 0 1 2
能级的形成：
基态：两个电子都处于最低的1s 态 激发态：所有能级都是由一个电子处于基态，另 一个电子被激发到较高能态形成的。 能级图上注明的数码就是第二个电子的主量子 数 试计算一下如果两个电子都处于激发态至少 需要多少能量？
单层结构 n
7.62eV
原子物理学课件--第五章
• 为什么电子组态一定,有两套能级?
–两个电子,给定电子组态 合成的原子态分为两类: 一类为三重态,自旋平行(S=1) 一类为单一态,自旋反平行(S=0)
5.2.5.由电子组态到原子态(5)
• L-S 偶合与 j-j 偶合
– L-S偶合一般适用于较轻的原子和低激发态； – j-j偶合一般适用于较重的原子和高激发态
两种耦合得到的J值相同
两种耦合得到的原子态数相同
5.2.5.由电子组态到原子态(3)
• 例三: L-S 耦合pd 组态
l1 1, l2 2;
s1 s2 1/ 2
J 4,3, 2 3 F4 , 3 F3 , 3 F2 1 J 3 F3 J 3, 2,1 3 D , 3 D , 3 D 3 2 1 1 D2 J 2 J 2,1, 0 3 P , 3 P , 3 P 2 1 0 1 P 1 J 1
ml1 1, 0, 1 ml2 1, 0, 1
ml ml1 ml2
l l1 l2 , l1 l2 1,L ,| l1 l2 |
l1 = 1, l2 = 1 l = 2, 1, 0
5.2.4.选择规则(1)
• L-S 耦合选择规则
S = 0 L = 1 J = 0 , 1 ( 0 0 的跃迁除外)
5.1.3.理解能级图（2）
• 电子组态一定,有两套能级:
–单一态（S = 0），三重态（S = 1) –三重态能级小于单一态能级
• 选择定则: S 0
–单重态和三重态之间无跃迁; –套内跃迁两套线系: 仲氦(单一态), 正氦 (三 重态)
5.1.3.理解能级图（3）
• 三重态中,无 (1s)2 13S1 态 • 存在亚稳态
杨福家-原子物理-第四版-第五章
这个价电子在原子中所处的状态,n,l,j,M j决定 了碱金属的原子态 n2s1 Lj ，而价电子在不同能 级间的跃迁，便形成了碱金属原子的光谱。
可见,价电子在碱金属原子中起了十分重 要的作用。
它几乎演了一场独角戏
《原子物理学》(Atomic Physics) 第五第章四多章电原子子原的子精：细泡结利构原理
《原子物理学》(Atomic Physics) 第五第章四多章电原子子原的子精：细泡结利构原理
无法解释碱金属双线
H Li Na
Question: 为什么会这样？ 其所反映出的本质是什么？
0.6nm
《原子物理学》(Atomic Physics)
磁相互作用：
第五第章四多章电原子子原的子精：细泡结利构原理
n 2 s 1 L j
对于一个l值，原子能级分裂为2个（l≠0），对应的原子态为：
12S1/2；2 2S1/2，2 2P1/2 , 2 2P3/2
光谱项值
8
《原子物理学》(Atomic Physics)
s
p
d
0
l=0
l=1
l=2
5
5
5
锂
10000
4
4
4
原 子
3
3
第
3
一 辅
能
20000
线 第系
级
二 辅 线
《原子物理学》(Atomic Physics)
§24 氦的光谱和能级
波尔模型：
只有一个量子数n来描述一个原子态！ 只考虑电子与原子核的库伦相互作用！ 无法描述复杂原子，甚至是氦原子光谱！
《原子物理学》(Atomic Physics) 第五第章四多章电原子子原的子精：细泡结利构原理
可见,价电子在碱金属原子中起了十分重 要的作用。
它几乎演了一场独角戏
《原子物理学》(Atomic Physics) 第五第章四多章电原子子原的子精：细泡结利构原理
《原子物理学》(Atomic Physics) 第五第章四多章电原子子原的子精：细泡结利构原理
无法解释碱金属双线
H Li Na
Question: 为什么会这样？ 其所反映出的本质是什么？
0.6nm
《原子物理学》(Atomic Physics)
磁相互作用：
第五第章四多章电原子子原的子精：细泡结利构原理
n 2 s 1 L j
对于一个l值，原子能级分裂为2个（l≠0），对应的原子态为：
12S1/2；2 2S1/2，2 2P1/2 , 2 2P3/2
光谱项值
8
《原子物理学》(Atomic Physics)
s
p
d
0
l=0
l=1
l=2
5
5
5
锂
10000
4
4
4
原 子
3
3
第
3
一 辅
能
20000
线 第系
级
二 辅 线
《原子物理学》(Atomic Physics)
§24 氦的光谱和能级
波尔模型：
只有一个量子数n来描述一个原子态！ 只考虑电子与原子核的库伦相互作用！ 无法描述复杂原子，甚至是氦原子光谱！
《原子物理学》(Atomic Physics) 第五第章四多章电原子子原的子精：细泡结利构原理
原子物理学第五章多电子原子
原子序数增加
能级双 分配(2)
j - j 耦合
Em Ee
轻元素,低激发态 重元素,基态
能级差主要是由 于静电作用
原子态: 2S+1LJ
重元素,高激发态
能级差主要是由 于磁效应
原子态: ( j1 j2 )J
第三节：泡利原理
泡利原理
我们知道，电子在原子核外是在不同轨道上 按一定规律排布的，从而形成了元素周期表。中 学阶段我们就知道，某一轨道上能够容纳的最多 电子数为2n2，为什么这样呢？
碳族元素在激发态时,PS电子各能级比较:
C Si Ge Sn Pb
2 p3s
3 p4s
4 p5s
5 p6s
6 p7s
31 ( 2 , 2)1
1 P1 3 P2 LS 耦合 3 P1 3 P0
(
3 2
,
1 2
)
2
j - j 耦合
(
1 2
,
1 2
)1
11
(2 , 2)0
能级单 分配(3)
LS 耦合
Ee Em
Mg 原子光谱和能级结构与He原子相似，也有差异。
5.2 具有两个价电子的原子态
一.电子组态 1.电子组态的表示
处于一定状态的若干个（价）电子的组合 n1 1n2 2n3 3.... Na : 基态电子组态： 1s2 2s22p63s1 简记：3s1
激发态电子组态: 1s2 2s22p63p1 1s2 2s2 2p6 4s1
根据原子的矢量模型 Ps1 , Ps2合成 Ps，Pl1 Pl2合成PL ； 最后Pl与Ps 合成 J，所以称其为 L S耦合。 L S 耦合通常记为:
(s1s2 )(l1l2 ) (PS , PL ) PJ
原子物理学5
同一电子组态在j-j耦合中和L-S耦合中形成的原子 态的数目相同，代表原子态的J值也是相同的。
例题：
若某原子的两个价电子处于2s2p组态，利用j-j耦合， 求可得到其原子态的个数。
同一电子组态在j-j耦合中和L-S耦合中形成的原 子态对应的能级间隔不同。
1P 1
3 1 ( , )1 2 2 3 1 ( , )2 2 2
5
5 4
4 3
4
3 2
4 3
4
3
4
3
2 2
19.77eV
2
主线系 第二辅线系 第一辅线系 柏格曼线系
E 1
He原子能级图
He原子能级结构
两套结构： 单层：S=0，重数为1； 两套能级间不发生跃迁 三层：S=1，重数为3；
两个亚稳态：
21S0 和23S1
电离能和第一激发电势很大 在三层结构中没有（1s）对应的能级(?) 三重态能级低于相应的单一态能级
倒序排列：
3P > 3P > 3P 0 1 2
能级的形成：
基态：两个电子都处于最低的1s态 激发态：所有能级都是由一个电子处于1s态，另一 个电子被激发到较高能态形成的。
试计算一下如果两个电子都处于激发态至少 需要多少能量？
单层结构 n
7.62eV
1S 1P 0 1 1D 2 1F 3 3S 1 3P 2
不同的电子组态具有不同的能量 H: 2s↔2p; 能级间隔小 2s ↔1s 能级间隔大 He: 1s1s ↔1s2s 能级间隔大 Mg: 3s3s ↔3s3p 能级间隔小 原子态 每一种电子组态都对应相应的原子态 H: 基态1s ↔ 2S1/2，激发态3p ↔ 32P1/2, 32P3/2 多电子原子的原子态是怎样的呢？
原子物理学课件_5第五章
7
3、氦的基态11S0与第一激发态23S1之间的能量差相对 于H原子而言要大的多，氦电离能(He＋)为24.6eV，是 所有元素中最大的。 4、三层结构能级中没有来自两个电子都处在1s态的 能级。 除此之外，在氦能谱中， 除基态中两个电子都处在 最低的1s态外，其它能级 都是一个电子处在1s态,另 一个电子被激发到2s, 2p, 3s等态形成的，见右图：
把上述情况推广到更多的电子系统：
L-S耦合： ( s1 s 2 )( l 1 l 2 ) ( S , L ) J （25-1）
j-j耦合： ( s1 l1 )( s 2 l 2 )( s 3 l 3 ) ( j1 j 2 j 3 ) J （25-2）
20
例2 pp组态，按L-S 耦合：
s1 s2 1 / 2; l1 l2 1
所以S=0, 1; L=2, 1, 0; L, S 合成 J： S=0, L=0 时，J=0； S=0, L=1 时，J=1； S=0, L=2 时，J=2； S=1, L=2 时，J=3，2，1； S=1, L=1 时， J=2，1，0； S=1, L=0 时，J=1；从而得到的十个原子态分 别为：
12
通过给定的电子组态我们可以确定它的原子态。
在碱金属原子中只有一个价电子，我们曾讨论过这个价电 子的 与 l 合成总角 s与 s l 的相互作用，在那里我们看到 动量 j ， j s l ；求得了 j 的可能值，就得到了原子 态的可能形式2Lj 以及能量的可能值Enlj；
21
把L－S耦合得出的原子态与相应的能级图对照，我们又发 现了一个新的问题： 根据L－S耦合，我们可以得出ss组态的原子态为：
3、氦的基态11S0与第一激发态23S1之间的能量差相对 于H原子而言要大的多，氦电离能(He＋)为24.6eV，是 所有元素中最大的。 4、三层结构能级中没有来自两个电子都处在1s态的 能级。 除此之外，在氦能谱中， 除基态中两个电子都处在 最低的1s态外，其它能级 都是一个电子处在1s态,另 一个电子被激发到2s, 2p, 3s等态形成的，见右图：
把上述情况推广到更多的电子系统：
L-S耦合： ( s1 s 2 )( l 1 l 2 ) ( S , L ) J （25-1）
j-j耦合： ( s1 l1 )( s 2 l 2 )( s 3 l 3 ) ( j1 j 2 j 3 ) J （25-2）
20
例2 pp组态，按L-S 耦合：
s1 s2 1 / 2; l1 l2 1
所以S=0, 1; L=2, 1, 0; L, S 合成 J： S=0, L=0 时，J=0； S=0, L=1 时，J=1； S=0, L=2 时，J=2； S=1, L=2 时，J=3，2，1； S=1, L=1 时， J=2，1，0； S=1, L=0 时，J=1；从而得到的十个原子态分 别为：
12
通过给定的电子组态我们可以确定它的原子态。
在碱金属原子中只有一个价电子，我们曾讨论过这个价电 子的 与 l 合成总角 s与 s l 的相互作用，在那里我们看到 动量 j ， j s l ；求得了 j 的可能值，就得到了原子 态的可能形式2Lj 以及能量的可能值Enlj；
21
把L－S耦合得出的原子态与相应的能级图对照，我们又发 现了一个新的问题： 根据L－S耦合，我们可以得出ss组态的原子态为：
原子物理学_第五章-final
D3 1,2,3
F3 2,3,4
j-j耦合
一个电子的轨道运动和另
G6 (l2s1) 一个电子自旋的相互作用
两个电子自 旋相互作用
G1 (s1s2)
G5 (l1s2)
较弱，可 以忽略
相互作用
两个电子轨 道相互作用
G2 (l1l2)
G4 (l2s2)
G3 (l1s1)
一个电子的轨道运动和它 自己的自旋的相互作用
j-j耦合
j-j耦合 （1）一个电子的自旋角动量和轨道角动量的耦合
j1 s1 l1
| s1 |
s1(s1 1) ,
s1
1 2
| l1 | l1(l1 1) , l1 0,1, (n 1)
| j1 |
j1( j1 1) ,
j1
l1
s1
l1
1 2
j-j耦合 （2）另一个电子的自旋角动量和轨道角动量的耦合
在1868年的一次日食观测时，法国天文学家皮埃尔·詹逊首次在太 阳的光谱中位于钠的谱线附近发现了这种发出黄色谱线的物质。
1895年，美国地质学家希尔布兰德观察到钇铀矿放在硫酸中加热 会产生一种不能自燃、也不能助燃的气体。他认为这种气体可能是氮 气或氩气，但没有继续研究。
拉姆赛（W.Ramsay）得知后，重复了实验，从钇铀矿中分离出 了氦，又请英国光谱专家克鲁克斯帮助检验，首次证明了在地球上也 存在这种元素。1895年3月，拉姆赛在《化学新闻》上首先发表了 在地球上发现氦的简报，同年在英国化学年会上正式宣布这一发现。
,
l1 1
p态电子：s2
1 2
,
l2 1
S= 0
1
L=0 1S0 1 1P1
2
1D2
F3 2,3,4
j-j耦合
一个电子的轨道运动和另
G6 (l2s1) 一个电子自旋的相互作用
两个电子自 旋相互作用
G1 (s1s2)
G5 (l1s2)
较弱，可 以忽略
相互作用
两个电子轨 道相互作用
G2 (l1l2)
G4 (l2s2)
G3 (l1s1)
一个电子的轨道运动和它 自己的自旋的相互作用
j-j耦合
j-j耦合 （1）一个电子的自旋角动量和轨道角动量的耦合
j1 s1 l1
| s1 |
s1(s1 1) ,
s1
1 2
| l1 | l1(l1 1) , l1 0,1, (n 1)
| j1 |
j1( j1 1) ,
j1
l1
s1
l1
1 2
j-j耦合 （2）另一个电子的自旋角动量和轨道角动量的耦合
在1868年的一次日食观测时，法国天文学家皮埃尔·詹逊首次在太 阳的光谱中位于钠的谱线附近发现了这种发出黄色谱线的物质。
1895年，美国地质学家希尔布兰德观察到钇铀矿放在硫酸中加热 会产生一种不能自燃、也不能助燃的气体。他认为这种气体可能是氮 气或氩气，但没有继续研究。
拉姆赛（W.Ramsay）得知后，重复了实验，从钇铀矿中分离出 了氦，又请英国光谱专家克鲁克斯帮助检验，首次证明了在地球上也 存在这种元素。1895年3月，拉姆赛在《化学新闻》上首先发表了 在地球上发现氦的简报，同年在英国化学年会上正式宣布这一发现。
,
l1 1
p态电子：s2
1 2
,
l2 1
S= 0
1
L=0 1S0 1 1P1
2
1D2
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2、镁的光谱和能级
在镁的光谱中，单一态和三重态之间一般没有跃迁，但 也有个例外，就是从第一激发态中的3P1到基态1S0， λ=4571.15埃那条线。关于这问题，以后再讨论。镁的单线 主线系在紫外，它的三重态主线系在红外和可见区。三重态 的第一、第二辅线系和主线系的谱线都显出三个成分，反映 3P 3 3 2,1,0的三个能级。 D和 F的间隔较小，在光谱中不能分辨 出来。我们注意镁的3P间隔较氦的大，因为这是同Z有关的。 又这里三能级中3P0最低，同氦中的情况相反 。
原子物理学
第五章
多电子原子
前面讨论了单电子原子和具有一个价电子的原子的 光谱，从而推得这些原子的能级的情况，并说明了怎样 出现双层结构。从那些讨论，我们对最简单原子的内部 状况有了一个扼要的了解。这些知识也是进一步研究较 复杂原子结构的基础。 本章将讨论具有两个价电子的原子，并对三个及三 个以上价电子的原子作概括性的论述。
的。从波长的数值可以知道3P0能级高于3P1，后者又高于3P2。
从光谱的情况，知道三重态与单一态之间没有跃迁。有一 条很弱的λ =591.6埃线起初以为是氦的三重态和单一态之 间的跃迁，后来有人认为这是氖的谱线。
9
原子物理学
第五章
多电子原子
5.1 氦及周期系第二族元素的光谱和能级 1、氦的光谱和能级 第一激发态3S1不可能自发跃迁到基态1S0，这是由于三 重态不能跃迁到单一态，而且S态不能跃迁到S态。如果氦
别，一套谱线都是单线，另一套谱线却有复杂的结构。氦
具有两套能级，一套是单层的，另一套是三层的。这两套 能级之间没有相互跃迁的情况，它们各自内部的跃迁就产
生了两套光谱。这样，单层能级间的跃迁当然产生单线的
光谱，而三层能级间的跃迁所产生的光谱线当然有复杂的 结构了。
3
原子物理学
第五章
多电子原子
5.1 氦及周期系第二族元素的光谱和能级 1、氦的光谱和能级 由于氦出现了两套光谱，而彼此又好像没有关系，早 年曾设想有两种氦。那产生有复杂结构的谱线的氦称为正
（1）LS 耦合
这12个原子态的能级的 彼此关系如图5.4所示。
28
原子物理学
第五章
多电子原子
5.2 具有两个价电子的原子态 2、一种电子组态构成的不同原子态
（2）洪特定则
关于从一个电子组态形成诸能级的上下次序问题，洪特 （F.Hund）曾提出一个一般的定则。这定则只适用于LS耦合， 可陈述如下：从同一电子组态形成的级中，（1）那重数最 高的，亦即S值最大的能级位置最低；（2）重数相同即具有
25
原子物理学ห้องสมุดไป่ตู้
第五章
多电子原子
5.2 具有两个价电子的原子态 2、一种电子组态构成的不同原子态 （1）LS 耦合
26
原子物理学
第五章
多电子原子
5.2 具有两个价电子的原子态
2、一种电子组态构成的不同原子态
（1）LS 耦合
27
原子物理学
第五章
多电子原子
5.2 具有两个价电子的原子态 2、一种电子组态构成的不同原子态
21
原子物理学
第五章
多电子原子
5.2 具有两个价电子的原子态 2、一种电子组态构成的不同原子态 （1）LS 耦合 两个电子自旋很强，们的轨道 运动也很强，则它们的角动量的合 成形式为：
Pl1 Pl2 PL PJ Ps1 Ps2 PS
现在镁具有12个电子，而光谱结构同氦相仿，足见产生光谱
的是两个价电子的作用，其余十个电子构成原子实，这就和 钠原子中的原子实相仿。同样，所有第二族的原子都有两个
价电子，这两个价电子是负责原子的化学性质和单一态与三
重态光谱的产生的。
13
原子物理学
第五章
多电子原子
5.1 氦及周期系第二族元素的光谱和能级
知道，这决定于G3和G4的具体情况。有时G5和G6也有影响。
也可能有其他特殊的影响。在图5.4中，3P就是倒的，这可 以通过具体计算知道。
30
原子物理学
第五章
多电子原子
5.2 具有两个价电子的原子态 2、一种电子组态构成的不同原子态 （3）朗德间隔定则 关于能级的间隔，从相互作用的考虑可以进行理论的
32
原子物理学
第五章
多电子原子
5.2 具有两个价电子的原子态 2、一种电子组态构成的不同原子态 （4）jj 耦合 在上文所说六个相互作用中，如果G3和G4比G1和G2强，
推算，我们不拟再作这方面讨论。这里只提出一个有用的
结论，这就是朗德（Lande）间隔定则：在一个多重能级的 结构中，能级的二相邻间隔同有关的二J值中较大那一值成 正比。例如3P0,1,2三个能级的两个间隔（能量差）之比为 1:2；3D0,1,2三个能级的两个间隔之比等于2∶3。图5.4 中
的三重能级都显示了这个关系。
17
原子物理学
第五章
多电子原子
5.2 具有两个价电子的原子态 1、不同的电子组态
不同的电子组态具有不同的能量，有时差别很大。例如氦在第一激 发态时，电子组态是1s2s，它同基态1s1s 的能量相差很大，这里因为有 一个电子的主量子数不同，当然能量就差别大了。又例如镁的第一激发 态的电子组态是3s3p，这同基态的两个电子3s3s只有一个量子数的差别， 主量子数没有变，这也会引起能量的差别。主量子数如有不同，能量的 主要部分就有差异。主量子数相同而如果有差别，也会由于原子实的极
相同S值的能级中，那具有最大L值的位置最低。
29
原子物理学
第五章
多电子原子
5.2 具有两个价电子的原子态 2、一种电子组态构成的不同原子态 （2）洪特定则 至于同一L值而有不同J值的诸能级的次序，就有两种情
况。在有些能级结构中，具有最小J值的最低，这称作正常
次序；在又有些能级结构中，具有最大J值的最低，称作倒 转次序。关于这问题，也有一个规律以后将提及。现在只要
到基态1S的结果，处于远紫外部分。而三重态的主线系是诸
3P到第一激发态3S的跃迁的结果，落在红外、可见区、直到
紫外区。其余对应的两套线系所在的区域差别不大。
6
原子物理学
第五章
多电子原子
5.1 氦及周期系第二族元素的光谱和能级 1、氦的光谱和能级 作为三重态谱线的例子，我们谈一下著名的黄色D3线。 1868年8月18日在太阳日珥的光谱中观察到这条线，从而发
原子被激发到第一激发态，它会留在那状态较长一段时间，
这样的状态称作亚稳态。还有在基态之上20.55电子伏特的
1S 态也是一个亚稳态。 0
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多电子原子
5.1 氦及周期系第二族元素的光谱和能级
2、镁的光谱和能级
现在再看第二族元素的光谱和能级的情况。这些元素 的光谱和能级有相仿的结构。我们举镁为例。镁也如同氦
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多电子原子
5.2 具有两个价电子的原子态 氦原子有两个电子 周期系第二族元素的原子都有两个 价电子, 所以本节的讨论普遍适合于这些原子和具有相似结 构的离子。
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5.2 具有两个价电子的原子态 1、不同的电子组态 原子中的原子实，是一个完整的结构，它的总角动量和 总磁矩是零，因此关于原子态的形成，不需要考虑原子实， 只要从价电子来考虑就可以了。对于两个价电子的原子，由 于这两个价电子可以处在各种状态，合称电子组态。例如氦 原子在基态时，两个电子都在1s态，我们说这状态的电子组 态是1s1s。又例如镁在第一激发态时，一个电子留在3s态， 另一个电子被激发到3p态，我们说这时的电子组态是3s3p。 镁的基态的电子组态是3s3s。
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5.1 氦及周期系第二族元素的光谱和能级
2、镁的光谱和能级 镁的电离电势只有7.62伏特，而氦是24.47伏特。镁的
第一激发态是3P；激发电势是2.7伏特。而氦的第一激发态 是3S，激发电势是19.77伏特。足见氦的基态是一个很稳固 的结构。 氦和镁的光谱结构基本相同，因为都是二电子体系所产 生的。它们之间的有些差异正反映了原子结构之间的差异。 下面我们对具有两个价电子的原子类原子能级的形成和光谱 的产生。
现了氦。用高分辨本领的仪器，可以分出这条线的三成分。
这线是三重态的第一辅线系的第一条线，它的波长、强度 和产生时的能级跃迁开列如下：
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5.1 氦及周期系第二族元素的光谱和能级 1、氦的光谱和能级
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5.1 氦及周期系第二族元素的光谱和能级 1、氦的光谱和能级 由于3D能级间隔很小，这条线的精细结构只反映了3P能 级的间隔。根据一些理论可以认出这三线是哪些跃迁产生
那样有两套光谱，把它的光谱加以分析研究，也获得两套
能级，一套是单一结构，一套是三重结构。如图5.2所示。
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5.1 氦及周期系第二族元素的光谱和能级
2、镁的光谱和能级
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5.1 氦及周期系第二族元素的光谱和能级 2、镁的光谱和能级 同图5.1比较一下，可以看出相似之处很多。基本上是 同一类结构。氦具有两个电子，在基态时两个电子都在1s态。
用矢量图表示这个关系就如图5.3所示。
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5.2 具有两个价电子的原子态 2、一种电子组态构成的不同原子态 （1）LS 耦合
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多电子原子
5.2 具有两个价电子的原子态
2、一种电子组态构成的不同原子态