原子物理学课件 (14)
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原子物理学的课件
原子物理学的课件
原子物理学是一个基础性学科，它主要研究原子及其组成部分的结
构和性质。
本文旨在为学习原子物理学的学生提供一份详细的课件，
帮助他们更好地理解原子物理学的知识和原理。
一、原子物理学的定义
原子物理学是物理学的一个分支，它主要研究原子的内部结构和性质，以及原子与辐射之间的相互作用。
二、原子的基本结构
原子由电子、质子和中子组成。
电子带有负电荷，质子带有正电荷，中子没有电荷。
电子绕着原子核运动，形成电子云。
三、原子能级
原子能级是指原子中电子的能量状态。
电子在不同的能级上具有不
同的能量。
原子能级分为基态和激发态两种状态。
四、原子光谱
原子光谱是指原子在吸收或发射光线时所产生的谱线。
各种元素都
有其特定的光谱，可以用来识别和分析物质。
五、原子核与放射性
原子核是由质子和中子组成的，质子数决定了元素的特性。
放射性
是一种原子核的性质，一些原子核不稳定，会自发地发射放射线。
六、应用
原子物理学在许多领域都有着广泛的应用，例如核能、半导体、医学等。
七、结论
原子物理学是一门非常重要的学科，它对于现代科技的发展有着重要的影响。
希望通过本课件，学生们可以更好地掌握原子物理学的基本知识和原理，为今后的学习和应用打下坚实的基础。
期末总结 《原子物理学》课堂课件
类氢离子是原子核外边只有一个电子的原子体系，但原子核带
有大于一个单元的正电荷（Z>1)，如He+， Li++， Be+++等
1、氢原子及类氢离子的轨道量子化
轨道半径：
n2 rn a1 Z
a1
4 0 2
e2me
0.531010 m
0.53A
氢原子的第一玻尔半径
速度：
vn
v1
。
a Z1Z2e2
4 0 E
为库仑散射因子。
E 1 mv2 入射的粒子的动能
2
7
第一章 小 结
2、有效散射截面（一个靶原子核）
d
2bdb
a 2d
16 sin 4
（1）
dσ
2
d ：称为原子核的有效散射截面，具有面积量纲。
dθ对应的空心圆锥体的立体角为： dΩ=ds/r2
d 2 sin d
（光电效应的实质：电子吸收光子的过程）
爱因斯坦光电效应方程：
h
1 2
mvm2
Φ
电子的最大初动能
1 2
mvm2
eV0
脱出功 （逸出功） h 0
V0：反向截止电压（遏止电压）
0：截止频率（ 红限频率 ） （与金属种类有关）17
第二章 小 结
四、（掌握）氢原子光谱的实验规律
O
O
O
O
6562.8A 4861.3A 4340.5A 4101.7A
或：~ T (m) T (n)
光谱项：
T (m)
RH m2
T
(n)
RH n2
原子物理学总复习 ppt课件
反常塞曼效应：谱线分裂的条数，间距和偏振情况与正常 塞曼效应不完全相同时。
PPT课件
25
塞曼效应的解题思路：
应掌握分析塞曼效应、计算、作图的基本方法。
基本步骤
1， 计算原谱线跃迁初、末态的朗德因子g1和g2
2，列表计算可能的 M1g1, M 2 g2; M 2 g2 M1g1 值
3，计算分裂后每条谱线与原谱线的频率差（或波数差）
0除外）
Δj1 0
或对换
Δj2 0,1
ΔJ 0,1（0 0除外）
PPT课件
19
第六章 在磁场中的原子
一、基本要求
1、理解用有效磁矩代表原子总磁矩的理由 2、掌握在LS耦合下原子总磁矩的计算公式 3、理解在外磁场中原子能级的分裂 4、理解斯特恩 — 盖拉赫实验的解释 5、确切理解塞曼效应
重点： 1、碱金属原子光谱的规律和能级 2、碱金属原子光谱精细结构的规律 3、电子自旋与轨道的相互作用规律
PPT课件
10
一、基本内容
碱金属原子光谱项
T
R (n x )2
R n2
碱金属原子定态的能级
Enl
hcT (nl)
hcR (n x )2
hcR n2
13
.6
pj j( j 1)
j l s,l s 1,....., l s
精细结构产生的原因：对于S态电子（l=0），j量子数取 唯一值1/2，故为单层。对于p、d、f…等电子（l≠0），j 量子数取两个可能值，故为双层。
原子态符号
2s1 重态数
L
j
单电子辐射跃迁的选择定则PPT：课件∆l=±1，∆j=0，±1
PPT课件
25
塞曼效应的解题思路：
应掌握分析塞曼效应、计算、作图的基本方法。
基本步骤
1， 计算原谱线跃迁初、末态的朗德因子g1和g2
2，列表计算可能的 M1g1, M 2 g2; M 2 g2 M1g1 值
3，计算分裂后每条谱线与原谱线的频率差（或波数差）
0除外）
Δj1 0
或对换
Δj2 0,1
ΔJ 0,1（0 0除外）
PPT课件
19
第六章 在磁场中的原子
一、基本要求
1、理解用有效磁矩代表原子总磁矩的理由 2、掌握在LS耦合下原子总磁矩的计算公式 3、理解在外磁场中原子能级的分裂 4、理解斯特恩 — 盖拉赫实验的解释 5、确切理解塞曼效应
重点： 1、碱金属原子光谱的规律和能级 2、碱金属原子光谱精细结构的规律 3、电子自旋与轨道的相互作用规律
PPT课件
10
一、基本内容
碱金属原子光谱项
T
R (n x )2
R n2
碱金属原子定态的能级
Enl
hcT (nl)
hcR (n x )2
hcR n2
13
.6
pj j( j 1)
j l s,l s 1,....., l s
精细结构产生的原因：对于S态电子（l=0），j量子数取 唯一值1/2，故为单层。对于p、d、f…等电子（l≠0），j 量子数取两个可能值，故为双层。
原子态符号
2s1 重态数
L
j
单电子辐射跃迁的选择定则PPT：课件∆l=±1，∆j=0，±1
原子物理学第四版.ppt
有效的量子态个数：
np 2 的态项:
（1）
（2）
（3）
总自旋
总角动量
LS耦合
5-11. 氦原子基态 2He : 1s 2
在施忒恩盖拉赫实验中，基态氦原子将形成 1 束原 子射线束.
硼原子基态 5B ： 1s 22s 22p 1
在施忒恩盖拉赫实验中，基态硼原子将分裂成 2束 原子射线束.
5-12. 磷原子基态 15P ： 1s 22s 22p 63s 23p 3 硫原子基态 16S ： 1s 22s 22p 63s 23p 4
a
2 d sin
2 0.18 sin 30 0.18nm
d
h 6.63 1034
p 0.18 109
3.68 1024 kg m / s
Ek
p2 2m
3.68 1024 2 2 1.67 1027
h 0
1 3
m0c 2
0.511MeV 3
0.17 MeV
P
max
h
h
0
h
3c
h
c
4h
3c
4m0c 3
3.641022(kg m / s)
px
2r
1.05 1034 2 1014
0.53 1020 kg m/s
取最小动量为： p 0.531020 kg m/s
v
p m
0.53 1020 kg m/s 9.111031 kg
c(3 108 m/s )
所以需要应用相对论的能量动量公式
np 2 的态项:
（1）
（2）
（3）
总自旋
总角动量
LS耦合
5-11. 氦原子基态 2He : 1s 2
在施忒恩盖拉赫实验中，基态氦原子将形成 1 束原 子射线束.
硼原子基态 5B ： 1s 22s 22p 1
在施忒恩盖拉赫实验中，基态硼原子将分裂成 2束 原子射线束.
5-12. 磷原子基态 15P ： 1s 22s 22p 63s 23p 3 硫原子基态 16S ： 1s 22s 22p 63s 23p 4
a
2 d sin
2 0.18 sin 30 0.18nm
d
h 6.63 1034
p 0.18 109
3.68 1024 kg m / s
Ek
p2 2m
3.68 1024 2 2 1.67 1027
h 0
1 3
m0c 2
0.511MeV 3
0.17 MeV
P
max
h
h
0
h
3c
h
c
4h
3c
4m0c 3
3.641022(kg m / s)
px
2r
1.05 1034 2 1014
0.53 1020 kg m/s
取最小动量为： p 0.531020 kg m/s
v
p m
0.53 1020 kg m/s 9.111031 kg
c(3 108 m/s )
所以需要应用相对论的能量动量公式
原子物理学褚圣麟PPT课件
Z*e
r
H
e•
v
m
Z*e
H
r •e
轨道角动量 pl mvr sin
附加能量
Bpl
s
Els p jsB cos
p s
cos
B
0Z *ev
4πr 2
sin
p2j pl2 ps2
2 pl ps
第22页/共42页
4.4 电子自旋同轨道运动的相互作用
➢ 附加能量按相对论处理结果（1925年）
n 相同，l 不同的能级高低差别很大
第8页/共42页
4.1 碱金属原子的光谱
例 Na 原子的基态为3S，已知其共振线波长为 589.3nm, 漫线系第一条的波长为819.3nm, 基线系第 一条波长为1845.9nm, 主线系的系限波长为241.3nm, 试求 3S、3P、3D、4F 各谱项的项值。
p,l 1 n* 1.960 2.956 3.954 4.954
T
12202. 5 6862. 5 4389. 2
d,l 2 n*
2.999 3.999 5.000
f ,l
3
T
n*
6855. 5 4381. 2
4.000 5.004
3499. 6 2535. 3
5.599 6.579
3094. 4 2268. 9
V
1.85V
辅线系
~
n
~
R n*2
n*
~
n
~
E hc
第一激发 态能量
eU2
E
hc
5.6 4 8 81 019 J
U2 3.52V U U1 U2 5.38V
第27页/共42页
原子物理学(原子的精细结构电子自旋)
通过调控材料中电子自旋的取向， 可以制备具有特殊磁学性质的自
旋极化材料。
自旋电子学
利用电子自旋的特性，开发新型 自旋电子学器件，如自旋晶体管
和自旋存储器等。
磁性材料研究
通过研究电子自旋的磁学性质， 有助于深入了解磁性材料的微观
结构和物理性质。
05 原子物理学的发展前景与 挑战
原子物理学与其他学科的交叉研究
原子核位于原子的中 心，电子围绕原子核 运动。
原子的电子排布
电子在原子核外的不同能级轨道 上运动，离原子核越远的轨道，
其能量越高。
电子按照一定的规律填充在不同 的能级轨道上，形成电子排布。
电子排布决定了原子的化学性质 和电子状态，是研究原子结构的
重要内容。
原子的能级与光谱
原子的能级是指原子内部电子 运动的能量状态，不同的能级 具有不同的能量。
原子物理学在新能源与技术中的应用
太阳能电池技术
01
原子物理学在太阳能电池技术中的应用，通过优化材料结构和
提高光电转换效率，为可再生能源的发展提供支持。
核聚变能源
02
通过原子物理学对核聚变反应过程的研究，实现可控核聚变能
源的开发，为未来能源供应提供可持续的解决方案。
磁约束核聚变装置
03
利用原子物理学的原理和技术，设计和建造磁约束核聚变装置，
当原子从一个能级跃迁到另一 个能级时，会吸收或释放一定 频率的光子，形成光谱。
光谱分析是研究原子能级结构 和性质的重要手段，可以用于 元素分析和化学分析等。
02 原子核的结构与性质
原子核的组成
01
02
03
质子和中子
原子核由质子和中子组成， 质子带正电荷，中子不带 电。
旋极化材料。
自旋电子学
利用电子自旋的特性，开发新型 自旋电子学器件，如自旋晶体管
和自旋存储器等。
磁性材料研究
通过研究电子自旋的磁学性质， 有助于深入了解磁性材料的微观
结构和物理性质。
05 原子物理学的发展前景与 挑战
原子物理学与其他学科的交叉研究
原子核位于原子的中 心，电子围绕原子核 运动。
原子的电子排布
电子在原子核外的不同能级轨道 上运动，离原子核越远的轨道，
其能量越高。
电子按照一定的规律填充在不同 的能级轨道上，形成电子排布。
电子排布决定了原子的化学性质 和电子状态，是研究原子结构的
重要内容。
原子的能级与光谱
原子的能级是指原子内部电子 运动的能量状态，不同的能级 具有不同的能量。
原子物理学在新能源与技术中的应用
太阳能电池技术
01
原子物理学在太阳能电池技术中的应用，通过优化材料结构和
提高光电转换效率，为可再生能源的发展提供支持。
核聚变能源
02
通过原子物理学对核聚变反应过程的研究，实现可控核聚变能
源的开发，为未来能源供应提供可持续的解决方案。
磁约束核聚变装置
03
利用原子物理学的原理和技术，设计和建造磁约束核聚变装置，
当原子从一个能级跃迁到另一 个能级时，会吸收或释放一定 频率的光子，形成光谱。
光谱分析是研究原子能级结构 和性质的重要手段，可以用于 元素分析和化学分析等。
02 原子核的结构与性质
原子核的组成
01
02
03
质子和中子
原子核由质子和中子组成， 质子带正电荷，中子不带 电。
原子物理学PPT课件
这些谐振子可以发射和吸收辐射能。但是
这些谐振子只可能处于某些分立的状态中，
谐振子的能量并不象经典物理学所允许的
可具有任意值。
黑体内的驻波
Planck假设：振子振动的能量是不连
续的，只能取最小能量ε0 的整数倍 ε0, 2ε0, 3ε0, …, nε0, 即 E =nε=nhv ， 其 中
n=1，2，3…称为量子数，式中h为一个
e
e +
能量辐射损失
4
原子稳定性困难(续)
r
核 离心力与库仑力平衡 式
me
v2 r
Ze2
4 0r2
模 角动量 型
L mevr
的 困 难
经典电动力学，单 位时间内辐射能量
P
2 3
1
4 0
e2 c3
a2
2 ( 1 )7
3 4 0
e2 c3
me2
(Ze2 )6 L8
动能耗尽
P
1 2
mev2
电子加速运动辐射电磁波，能量不断损失，电子回转半径
瞬时性问题 按经典理论，电子逸出金属所需的能量，需要有
一定的时间来积累，一直积累到足以使电子逸出金属
表面为止.与实验结果不符 .经典的驰豫时间50min，
光电效应的不超过1ns
27
二 光子 爱因斯坦方程
（1） “光量子”假设 光子的能量为 h
（2） 解释实验
爱因斯坦方程 h 1 mv2 W
2
31
光源
分光器
记录仪
棱镜摄谱仪示意图
32
（三）光谱的类别
光谱分类
线状谱 带状谱
连续谱
原子谱. 如:钠灯 分子谱
固体.如:白炽灯
原子物理学PPT课件
.
18
原子物理学
第九章 分子结构与分子光谱
9.2 分子光谱和分子能级
二、分子内部的运动状态及能级分类
3、分子的转动和转动能级
这是分子的整体转动，对双原子分子要考虑的转动是 转动轴通过分子质量中心并垂直于分子轴(原子核间的联线) 的转动。对多原子分子的转动，如果分子的对称性高，也 可以进行研究。转动能量也是量子化的，但比前二种能量 要小得多，转动能级的间隔只相当于波长是毫米或厘米的 数量级。
以上简单地叙述了原子结成分子的几种方式。
.
15
原子物理学
第九章 分子结构与分子光谱
9.2 分子光谱和分子能级
从分子的光谱可以研究分子的结构，分子光谱比原子 光谱要复杂得多。就波长的范围说，分子光谱可以有如下 三类别。
一、分子光谱的类别
（1）远红外光谱，波长是厘米或毫米的数量级。
（2）近红外光谱，波长是构与分子光谱
9.2 分子光谱和分子能级
二、分子内部的运动状态及能级分类
2、构成分子的诸原子之间的振动和振动能级
这也就是原子核带同周围的电子的振动，在9.1 节已 经提到双原子分子沿着轴线振动。多原子分子的振动就比 较复杂，是多种振动方式的叠加。振动的能量是量子化的， 振动能级的间隔比电子能级的间隔小。如果只有振动能级 的跃迁，而没有电子能级的跃迁，所产生的光谱是在近红 外区，波长是几个微米的数量级。
起着势能作用。这个“势能”随原子核距离的变化如果
出现最低值，分子就能构成，如果没有最低值，分子就
不能构成。
分子中的电子可以处在激发态，这也可以由分离原
子变到联合原子的相应激发态来考虑。同样也只有那些
“势能”随原子核距离的变化具有最低值的才是分子的
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2
1
→2S1/2 (精细结构）
2
S1 / 2 : j = 1/2; I =3/2 → F = 2,1 F=2, EI, j =3aI,j /4;
1
F=1,
EI, j =-5aI,j /4
3.4.3 原子超精细能级的应用－Cs（铯）原子钟
133C s
(133=质子数加中子数，mp=mn）：
I＝7/2 ( P81, 表3.4.1 )；
→2P3/2
，2P1/2
(精细结构）
2P 3/2
: j = 3/2; I =3/2 → F = 3, 2,1,0
3 2 1 0
EI,j= 6aI,j, 3aI,j, aI,j, 0
2
2P 1/2
: j = 1/2; I =3/2 → F = 2, 1
2S
2P 1/2
EI,j= 3aI,j /4 , -5aI,j / 4
因为：I/lme/Mp =1/1836, EI , j<< El ,s
F 的取值和选择定则
E En,l (库仑力）＋ El ,s (磁力 ) EI , j (磁力2） 1 总能量: 超精细含义：在一定j 值对应能级上的非常细小的分裂
因为：
，
Fmax = I+ j, Fmin =I- j; F = I+ j, I+ j-1, I+ j-2, ……,I- j
gI ：核的G因子；MP ：质子的质量。
和 的相互作用造成能级的超精细结构分裂。
3.4.2 超精细结构分裂的能量
的本征值：
I : 核的自旋量子数（和原子有关，见P81，表3.4.1） 的本征值：
F : 原子（核及最外层电子）的总角动量量子数。 类似： 和 的耦合产生的精细结构能量分裂：
和
的耦合产生的超精细结构能量分裂：
铯原子基态： S1 / 2 ( P213, 附表 1) 铯原子基态的超精细能级：
2
j = 1/2; I＝7/2
F = I + j = 4，3
F＝4和F＝3间的能级间距：
EI, j = 9193 MHz (～109Hz: 射频电磁波)
Cs 原子钟工作原理图
射频脉冲发生器 Cs原子蒸汽 F=4 EI,J = 9193MHz 标准射频脉冲 f (可调) F =3
3.4
3.4.1
能级的超精细结构和同位素移位
原子核的角动量及能级的超精细结构 ， 和 的相互作用
类似：电子的总角动量： 造成能级的精细结构分裂。 实验和理论都表明：
原子核也具有自旋和自旋角动量。原子的总角动量 应该是电子的总角动量和原子核的自旋角动量之和. 设： 原子核的自旋角动量： 原子的总角动量： ，核磁矩 ，
0=591.5 nm
基态
RA ( H ) / RA ( H )
2 1
2(M p me ) 2M p me
1.00027
赖曼线系的第一条线：n = 2 n = 1 (共振线）
En = - RAhc /n2
1 1 hv E2 E1 RA hc( 2 2 ) 3RA hc / 4 1 2
2
1
3 RA / 4
1
3 ( H ) ( H ) [ RA ( 2 H ) RA ( 1H )] 4
取：RA（1H）＝ 1.0974107 M-1 则：RA（2H）＝ 1.00027 RA（1H）＝ 1.0977107 M-1
（2H）－（1H）＝3103/4 M-1 ＝7.5 cm-1
（2）重元素： 235U， 238U ，85Rb，87Rb …… RA（238U）/ RA（235U）= （238U）/ （235U）
1.00000003 (很小，可忽略!）
但是，原子核的体积增加后（核电荷不能再作为点电 荷处理），原子能级对由核质量确定的核体积非常敏 感。重元素的同位素有不同的能级。 天然铀矿：235U（0.7％），238U（99.3％）；
F 的跃迁选择定则： F ＝ 1, 0 ( 0 0)
结合l , j 的选择定则： j ＝ 1, 0 ( 0 0)
l ＝ 1
超精细能级间的跃迁，由F、j 、l 的选择定则共同确定
Na 原子黄双线的超精细光谱
Na 原子黄双线：主线系 32P→ 32S
2P
2P 3/2
超精细结构 F
（１）轻元素：1H（氢），2H（氘），3H（氚） 由里德伯常数的差异引起能级的同位素移位效应。
1 e RA 2 3 2 (4 0 ) 4 c
4
me M N me M N
Mp me
1836
( H )
1
me M p me M p
( H )
2
2me M p me 2M p
235U
：原子弹裂变元素； 238U ：基本无大用。
怎样从235U和238U混和物中将235U分离出来？
－ － －同位素（能级）移位的重要应用：
激光分离同位素的原理
235U＋ 235U
电离态
紫外激光
E=h =hc/ 激发态 激发态
235U 238U
可调谐激光
E＝h = h c / 0
235U、 238U
频谱仪
微分器
电子饲服系统
脉 冲
计数器
f < 9193 MHz, I（射频强度）
f > 9193 MHz I（电信号强度）
dI / df
dI / df
>0
f（t)
=0
<0
Hale Waihona Puke f = 9193 MHz f f
f = 9193 MHz f（t)
精度：1/f = 10-10秒！（～25年误差1秒）
3.4.4 两种同位素移位效应
1
→2S1/2 (精细结构）
2
S1 / 2 : j = 1/2; I =3/2 → F = 2,1 F=2, EI, j =3aI,j /4;
1
F=1,
EI, j =-5aI,j /4
3.4.3 原子超精细能级的应用－Cs（铯）原子钟
133C s
(133=质子数加中子数，mp=mn）：
I＝7/2 ( P81, 表3.4.1 )；
→2P3/2
，2P1/2
(精细结构）
2P 3/2
: j = 3/2; I =3/2 → F = 3, 2,1,0
3 2 1 0
EI,j= 6aI,j, 3aI,j, aI,j, 0
2
2P 1/2
: j = 1/2; I =3/2 → F = 2, 1
2S
2P 1/2
EI,j= 3aI,j /4 , -5aI,j / 4
因为：I/lme/Mp =1/1836, EI , j<< El ,s
F 的取值和选择定则
E En,l (库仑力）＋ El ,s (磁力 ) EI , j (磁力2） 1 总能量: 超精细含义：在一定j 值对应能级上的非常细小的分裂
因为：
，
Fmax = I+ j, Fmin =I- j; F = I+ j, I+ j-1, I+ j-2, ……,I- j
gI ：核的G因子；MP ：质子的质量。
和 的相互作用造成能级的超精细结构分裂。
3.4.2 超精细结构分裂的能量
的本征值：
I : 核的自旋量子数（和原子有关，见P81，表3.4.1） 的本征值：
F : 原子（核及最外层电子）的总角动量量子数。 类似： 和 的耦合产生的精细结构能量分裂：
和
的耦合产生的超精细结构能量分裂：
铯原子基态： S1 / 2 ( P213, 附表 1) 铯原子基态的超精细能级：
2
j = 1/2; I＝7/2
F = I + j = 4，3
F＝4和F＝3间的能级间距：
EI, j = 9193 MHz (～109Hz: 射频电磁波)
Cs 原子钟工作原理图
射频脉冲发生器 Cs原子蒸汽 F=4 EI,J = 9193MHz 标准射频脉冲 f (可调) F =3
3.4
3.4.1
能级的超精细结构和同位素移位
原子核的角动量及能级的超精细结构 ， 和 的相互作用
类似：电子的总角动量： 造成能级的精细结构分裂。 实验和理论都表明：
原子核也具有自旋和自旋角动量。原子的总角动量 应该是电子的总角动量和原子核的自旋角动量之和. 设： 原子核的自旋角动量： 原子的总角动量： ，核磁矩 ，
0=591.5 nm
基态
RA ( H ) / RA ( H )
2 1
2(M p me ) 2M p me
1.00027
赖曼线系的第一条线：n = 2 n = 1 (共振线）
En = - RAhc /n2
1 1 hv E2 E1 RA hc( 2 2 ) 3RA hc / 4 1 2
2
1
3 RA / 4
1
3 ( H ) ( H ) [ RA ( 2 H ) RA ( 1H )] 4
取：RA（1H）＝ 1.0974107 M-1 则：RA（2H）＝ 1.00027 RA（1H）＝ 1.0977107 M-1
（2H）－（1H）＝3103/4 M-1 ＝7.5 cm-1
（2）重元素： 235U， 238U ，85Rb，87Rb …… RA（238U）/ RA（235U）= （238U）/ （235U）
1.00000003 (很小，可忽略!）
但是，原子核的体积增加后（核电荷不能再作为点电 荷处理），原子能级对由核质量确定的核体积非常敏 感。重元素的同位素有不同的能级。 天然铀矿：235U（0.7％），238U（99.3％）；
F 的跃迁选择定则： F ＝ 1, 0 ( 0 0)
结合l , j 的选择定则： j ＝ 1, 0 ( 0 0)
l ＝ 1
超精细能级间的跃迁，由F、j 、l 的选择定则共同确定
Na 原子黄双线的超精细光谱
Na 原子黄双线：主线系 32P→ 32S
2P
2P 3/2
超精细结构 F
（１）轻元素：1H（氢），2H（氘），3H（氚） 由里德伯常数的差异引起能级的同位素移位效应。
1 e RA 2 3 2 (4 0 ) 4 c
4
me M N me M N
Mp me
1836
( H )
1
me M p me M p
( H )
2
2me M p me 2M p
235U
：原子弹裂变元素； 238U ：基本无大用。
怎样从235U和238U混和物中将235U分离出来？
－ － －同位素（能级）移位的重要应用：
激光分离同位素的原理
235U＋ 235U
电离态
紫外激光
E=h =hc/ 激发态 激发态
235U 238U
可调谐激光
E＝h = h c / 0
235U、 238U
频谱仪
微分器
电子饲服系统
脉 冲
计数器
f < 9193 MHz, I（射频强度）
f > 9193 MHz I（电信号强度）
dI / df
dI / df
>0
f（t)
=0
<0
Hale Waihona Puke f = 9193 MHz f f
f = 9193 MHz f（t)
精度：1/f = 10-10秒！（～25年误差1秒）
3.4.4 两种同位素移位效应