均匀磁场中线圈磁矩势能为塞曼效应课件

原子内部电子运动形成的 磁矩和磁场的相互作用 原子内部电子运动形成的 磁矩和磁场的1*均匀磁场中均匀磁场中,载流线圈所受的合外力载流线圈所受的合外力*均匀磁场中,载流线圈所受的合外力2*非非均匀磁场中均匀磁场中,载流线圈所受的合外力载流线圈所受的合外力*非均匀磁场中,载流线圈所受的合外力3 把每个中性原子当做小线圈看待 把每个中性原子当做小线圈看待4 电子的磁矩 电子的角动量 电子的磁矩 电子的角动量5 单电子的总磁矩 单电子的总角动量朗德因子朗德因子朗德因子朗德因子 单电子的总磁矩 单电子的总角动量 朗德因子 6 多电子的总磁矩朗德因子朗德因子朗德因子朗德因子 多电子的总磁矩 朗德因子 7解：解：解：解：(1)：，例例例例 求下列原子态的求下列原子态的求下列原子态的求下列原子态的g g g gj j j j因子因子因子因子：(1)(2)(3)s,p,d,f,g.S,P,D,F,G.0,1,2,3,4.解：(1)：，例 求8(2)：，s,p,d,f,g.S,P,D,F,G.0,1,2,3,4.(2)：，s,p,d,f,g.9(3)：，s,p,d,f,g.S,P,D,F,G.0,1,2,3,4.(3)：，s,p,d,f,g10验证实验设计的思路验证实验设计的思路11 以上理论预言在实验上的验证！以上理论预言在实验上的验证！12史特恩史特恩-革拉赫实验革拉赫实验19211921年史特恩年史特恩年史特恩年史特恩-盖拉赫进行的实验是，是原子物理学盖拉赫进行的实验是，是原子物理学盖拉赫进行的实验是，是原子物理学盖拉赫进行的实验是，是原子物理学最重要的实验之一。最重要的实验之一。最重要的实验之一。最重要的实验之一。1943194319431943年，年，年，年，史特恩史特恩史特恩史特恩获诺贝尔物获诺贝尔物获诺贝尔物获诺贝尔物理学奖，贡献：开发了分子理学奖，贡献：开发了分子理学奖，贡献：开发了分子理学奖，贡献：开发了分子束方法以及质子磁矩的测量束方法以及质子磁矩的测量束方法以及质子磁矩的测量束方法以及质子磁矩的测量 史特恩-革拉赫实验1921年史特恩-盖拉赫进行的实验是，13无磁场有非匀强磁场NS基态氢原子束通过非均匀磁场时将分裂开基态氢原子束通过非均匀磁场时将分裂开基态氢原子的原子态基态氢原子的原子态有匀强磁场无磁场有非匀强磁场NS基态氢原子束通过非均匀磁场时将分裂开有14对均匀磁场对均匀磁场对均匀磁场对均匀磁场:,:,:,:,原子不改变运动路径原子不改变运动路径原子不改变运动路径原子不改变运动路径.对对对对z z z z方向的非均匀磁场方向的非均匀磁场方向的非均匀磁场方向的非均匀磁场:,:,:,:,原子受到原子受到原子受到原子受到z z z z方向力的作用方向力的作用方向力的作用方向力的作用,而改变运动路径，所以就会发生偏离现象！而改变运动路径，所以就会发生偏离现象！而改变运动路径，所以就会发生偏离现象！而改变运动路径，所以就会发生偏离现象！用量子化磁矩理论磁矩理论来解释氢原子偏转现象对均匀磁场:,原子不改变运动路径.对z方向的非15s,p,d,f,g.S,P,D,F,G.0,1,2,3,4.s,p,d,f,g.16*非非均匀磁场中，氢原子运动轨迹均匀磁场中，氢原子运动轨迹*非均匀磁场中，氢原子运动轨迹17基态的氢原子水平速率进入磁场，在z方向受到Fz作用做平抛运动：基态的氢原子水平速率进入磁场，在z方向受到Fz作用做平抛运动18均匀磁场中线圈磁矩势能为塞曼效应课件19实验测试的结果表明偏离量z2确实是两条，底片上呈现分离的痕迹，而且两条痕迹之间的距离测量1.12cm，与理论预言完全吻合！有力证明了原子内部的磁矩沿着外磁场方向是量子化的，即对应着产生磁矩的角动量也是量子化的理论是成立的！实验测试的结果表明偏离量z2确实是两条，底片上呈现分离的痕迹20均匀磁场中线圈磁矩势能为塞曼效应课件21习题：习题：22s,p,d,f,g.S,P,D,F,G.0,1,2,3,4.s,p,d,f,g.23*非非均匀磁场中，钒原子运动轨迹均匀磁场中，钒原子运动轨迹*非均匀磁场中，钒原子运动轨迹24所以，该原子气体进如此非匀强磁场后，肯定会分裂成四条线！底片上的相距离中心的距离分别为：-0.521cm,-0.174cm,+0.174cm,+0.521cm10cm30cm所以，该原子气体进如此非匀强磁场后，肯定会分裂成四条线！底片2510cm25cm10cm25cm26s,p,d,f,g.S,P,D,F,G.0,1,2,3,4.银原子气体基态s,p,d,f,g.银原子气体基态27均匀磁场中线圈磁矩势能为塞曼效应课件28即即29s,p,d,f,g.S,P,D,F,G.0,1,2,3,4.s,p,d,f,g.30已知：cm已知：cm31*均匀均匀磁场中磁场中,线圈磁矩势能为线圈磁矩势能为*均匀磁场中,线圈磁矩势能为32塞曼效应塞曼效应1896年，荷兰物理学家塞曼发现：若把光源放入磁场中，则一条谱线就会分裂成几条，这种现象称为塞曼效应。1902年诺贝尔物理学奖获得者 塞曼效应1896年，荷兰物理学家塞曼发现：若把光源放入磁场中33常见观测Zeeman effect的实验方法-I（光栅）Xf fNS常见观测Zeeman effect的实验方法-I（光栅）Xf34正常塞曼效应：一条谱线在匀强外磁场作用下，分裂为等间隔的三条谱线。反常塞曼效应：除正常塞曼效应外的塞曼效应。正常塞曼效应：一条谱线在匀强外磁场作用下，分裂为等间隔的三条35常见观测Zeeman effect的实验方法-II法布里法布里-珀罗干涉仪珀罗干涉仪放在磁场中心的光源法布里法布里-珀罗干涉仪珀罗干涉仪读数显微镜常见观测Zeeman effect的实验方法-II法布里-珀3637单色扩展光源焦平面 屏幕iSL1L2F-PfPii单色光源s放在透镜L1的焦平面上，使许多方向不同的平行光束入射到 FP干涉仪上，在G,G间作来回多次反射。最后透射出来的平行光束在第二透镜L2的焦平面上形成同心圆形的等倾干涉条纹。NS37单色扩展光源焦平面 屏幕iSL1L2F-PfPii单色37光谱线的分裂不等同与能级的分裂！光谱线的分裂不等同与能级的分裂！38一个具有磁矩 的原子处在匀强外磁场B中时，虽然受到的合外力为零，但是该磁矩将绕外磁场方向转动速度增加，具有一个附加的因为外界磁场B产生的能量：一个具有磁矩 的原子处在匀强外磁场B中时，虽然受39 例2 计算求下列能级的分裂情况：(1)(2)(3)当原子当原子处于外磁于外磁场中中时，由于原子磁矩，由于原子磁矩和外加磁和外加磁场的相互作用，原子的能的相互作用，原子的能级分裂分裂为层，因此，因此谱线也也将变化，这就是塞曼效应。将变化，这就是塞曼效应。例2 计算求下列能级的分裂情况：(1)40解：(1)：分裂成2j+1，3个小能级s,p,d,f,g.S,P,D,F,G.0,1,2,3,4.解：(1)：分裂成2j+1，3个小能级s,p,41(2)：一个能级分裂成2j+1,4个小能级s,p,d,f,g.S,P,D,F,G.0,1,2,3,4.(2)：一个能级分裂成2j+1,4个小能级s42(3)：一个能级分裂成2j+1,初始理论上分析将分裂为2个小能级！s,p,d,f,g.S,P,D,F,G.0,1,2,3,4.(3)：一个能级分裂成2j+1,初始理论上43当原子当原子处于外磁于外磁场中中时，由于原子磁矩，由于原子磁矩和外加磁和外加磁场的相互作用，原子的不同能的相互作用，原子的不同能级都分都分别分裂分裂为 层，因此，因此对应对应两个能级两个能级之间的跃迁将增加，从而发出的光的不同频率也会之间的跃迁将增加，从而发出的光的不同频率也会增加，从而对应的原有不加磁场时候的光谱线就会分裂，增加，从而对应的原有不加磁场时候的光谱线就会分裂，这就是这就是塞曼效应。（注：能级分裂不等同于谱线分裂！）塞曼效应。（注：能级分裂不等同于谱线分裂！）当原子处于外磁场中时，由于原子磁矩和外加磁场的相互作用，原子44例 镉原子的一条谱线(，中发分裂，问(1)原谱线分为几条？(2)相邻谱线的间隔为)在外场多少？(3)画出相应的能级图。解：，s,p,d,f,g.S,P,D,F,G.0,1,2,3,4.例 镉原子的一条谱线(，中发分裂，问(1)原谱线分为几45，s,p,d,f,g.S,P,D,F,G.0,1,2,3,4.，s,p,d,f,g.46跃迁选择定则：-2 -1 0 1 2 ：-1 0 1 格罗春图格罗春图 0,+1,-1，跃迁选择定则：-2 -1 0 476/16/2024张延惠 原子物理48跃迁选择定则：8/9/2023张延惠 原子物理48跃迁选择定则：48+2+10-1-2+10-1 0,+1,-1，E2-0E2-E2+E2+E2-E1+E1-0E1-E2E19种跃迁，但只有三个波长，所以对应的一根光谱线分裂成三根+2+10-1-2+10-1 0,+49均匀磁场中线圈磁矩势能为塞曼效应课件50例 讨论Na光谱双线：，在外场中的分裂情况。解：，例 讨论Na光谱双线：516/16/2024张延惠 原子物理52这两条谱线是从这两条谱线是从2P3/2，1/22S 1/2跃迁的结果，其跃迁的结果，其M，g值如表值如表8/9/2023张延惠 原子物理52这两条谱线是从2P526/16/2024张延惠 原子物理53钠原子钠原子589.6nm和和589.0nm谱线在外磁场中塞曼效应谱线在外磁场中塞曼效应8/9/2023张延惠 原子物理53钠原子589.6n536/16/2024张延惠 原子物理54跃迁选择定则：8/9/2023张延惠 原子物理54跃迁选择定则：54l复习一下电磁学中偏振及角动量方向的定义。复习一下电磁学中偏振及角动量方向的定义。l对对于于沿沿Z方方向向传传播播的的电电磁磁波波，它它的的电电矢矢量量必必定定在在xy平平面面(横横波波特性特性)，并可分解为，并可分解为Ex和和Ey:l当当=0时时，电电矢矢量量就就在在某某一一方方向向做做周周期期变变化化，此此即即线线偏偏振振；当当=/2，A=B时时，合合成成的的电电矢矢量量的的大大小小为为常常数数，方方向向做做周周期期性性变变化化，矢矢量量箭箭头头绕绕圆圆周周运运动动，此此即即圆圆偏偏振振。下下面面定定义义右右旋旋偏偏振振和和左左旋旋偏偏振振：若若沿沿着着z轴轴对对准准光光传传播播方方向向观观察察见见到到的的电电矢矢量量作作顺顺时时针针转转动动，称称右右旋旋(圆圆)偏偏振振；假假如如见见到到的的电电矢矢量量作作逆逆时时针针转转动动，则则称称为为左左旋旋(圆圆)偏偏振振。圆圆偏偏振振光光具具有有角角动动量量的的实实验验事事实实，是是由由贝贝思思(RABeth)在在1936年年观观察察到到的的，光光的的角角动动量量方方向向和和电电矢矢量量旋旋转转方方向向组组成成右右手手螺螺旋旋定定则则。因因而而对对右右旋旋偏偏振振，角角动动量量方方向向与与传传播播方方向相反，对左旋偏振，两者相同。向相反，对左旋偏振，两者相同。复习一下电磁学中偏振及角动量方向的定义。当=0时，电矢量就55线偏振光线偏振光当当=0时，电场矢量就在某一方向做周期变化，此即线偏振；时，电场矢量就在某一方向做周期变化，此即线偏振；光传播方向xZ方向的线偏振光方向的线偏振光Z塞曼效应中，如果线偏振光方向垂直于磁场塞曼效应中，如果线偏振光方向垂直于磁场B,取名取名偏振光；偏振光；如果线偏振光方向平行于如果线偏振光方向平行于B,取名取名偏振光；偏振光；线偏振光当=0时，电场矢量就在某一方向做周期变化，此即线偏566/16/202457偏振及角动量的定义偏振及角动量的定义 EzEZ8/9/202357偏振及角动量的定义 EzEZ57均匀磁场中线圈磁矩势能为塞曼效应课件586/16/2024张延惠 原子物理59对对于于M=M2-M1=1，原原子子在在磁磁场场方方向向(z)的的角角动动量量减减少少1个个；把把原原子子和和发发出出的的光光子子作作为为一一个个整整体体，角角动动量量必必须须守守恒恒，因因此此，所所发发光光子子必必定定在在磁磁场场方方向向具具有有角角动动量量。因因此此，当当面面对对磁磁场场方方向向观观察察时时，由由于于磁磁场场方方向向即即光光传传播播方方向向，所所以以J与与光光传传播播方方向向一一致致，我我们们将将观观察察到到+偏偏振振。同同理理，对对于于M=M2-M1=-1,原原子子在在磁磁场场方方向向的的角角动动量量增增加加1个个，所所发发光光子子必必定定在在与与磁磁场场相相反反的的方方向向上上具具有有角角动动量量，因因此此，面面对对磁磁场场方方向向时时，将将观观察察到到-偏偏振振。在在右右图图中中给给出出了了面面对对磁磁场场方向观察到的方向观察到的偏振的情况。偏振的情况。l面对磁场观察到的面对磁场观察到的谱线谱线8/9/2023张延惠 原子物理59对于M=M2-M596/16/2024张延惠 原子物理60l对对于于这这两两条条谱谱线线，电电矢矢量量在在xy平平面面，因因此此，在在与与磁磁场场B垂垂直直的的方方向向(例例如如x方方向向)观观察察时时，只只能能见见到到Ey分分量量(横横波波特特性性)，我我们们观观察到二条与察到二条与B垂直的线偏振光垂直的线偏振光。l对对于于M=M2-M1=0的的情情况况，原原子子在在磁磁场场方方向向(z方方向向)的的角角动动量量不不变变，光光子子必必定定具具有有在在与与磁磁场场垂垂直直方方向向(设设为为x方方向向)的的角角动动量量，光光的的传传播播方方向向与与磁磁场场方方向向垂垂直直，与与光光相相应应的的电电矢矢量量必必定定在在yz平平面面内内，它它可可以以有有Ey和和Ez分分量量。但但是是，凡凡角角动动量量方方向向在在xy平平面面上上的的所所有有光子都满足光子都满足M=0的条件，因此，平均的效果将使的条件，因此，平均的效果将使Ey分量为零。分量为零。l在在沿沿磁磁场场方方向向(z)上上既既观观察察不不到到Ey分分量量，也也不不会会有有Ez分分量量(横横波波特性特性)，因此就观测不到，因此就观测不到M=0相应的相应的偏振谱线。偏振谱线。8/9/2023张延惠 原子物理60对于这两条谱线，电60史特恩史特恩-盖拉赫实验：在外加非均匀磁场情盖拉赫实验：在外加非均匀磁场情况下原子束的分裂；况下原子束的分裂；塞曼效应：在外加均匀磁场情况下的能级塞曼效应：在外加均匀磁场情况下的能级分裂导致的光谱线分裂；分裂导致的光谱线分裂；小结：史特恩-盖拉赫实验：在外加非均匀磁场情况下原子束的分裂；小结61史特恩史特恩-盖拉赫实验：在外加非均匀磁场情盖拉赫实验：在外加非均匀磁场情况下原子束的分裂；况下原子束的分裂；塞曼效应：在外加均匀磁场情况下的能级塞曼效应：在外加均匀磁场情况下的能级分裂导致的光谱线分裂；分裂导致的光谱线分裂；小结：史特恩-盖拉赫实验：在外加非均匀磁场情况下原子束的分裂；小结62电子顺磁共振仅简介电子顺磁共振仅简介电子顺磁共振仅简介63电子顺磁共振的发现电子顺磁共振的发现 电子顺磁共振电子顺磁共振(简称简称EPR)EPR)，是，是19441944年年由由扎伏伊斯基扎伏伊斯基首先观察到。它是探测物质首先观察到。它是探测物质中中电子电子以及它们与周围原子相互作用的非以及它们与周围原子相互作用的非常重要的方法，具有很高的灵敏度和分辨常重要的方法，具有很高的灵敏度和分辨率，并且具有在测量过程中不破坏样品结率，并且具有在测量过程中不破坏样品结构的优点。目前它在化学、物理、生物和构的优点。目前它在化学、物理、生物和医学等各方面都获得了广泛的应用。医学等各方面都获得了广泛的应用。电子顺磁共振的发现64实验原理原子磁矩原子中个电子的轨道磁矩和自旋磁矩 原子对z方向磁场起作用的有效磁矩实验原理原子磁矩原子中个电子的轨道磁矩和自旋磁矩 原子对z方65Zeeman能级劈裂相邻磁能级之间的能量差 如果在垂直于B的方向上施加频率为h的电磁波，当满足下面条件 h=gjBB 处于两能级间的电子发生受激跃迁，导致部分处于低能级中的电子吸收电磁波的能量跃迁到高能级中 -顺磁共振现象Zeeman能级劈裂相邻磁能级之间的能量差 如果在垂直于66核磁共振成像技术简介核磁共振核磁共振NMR方法方法原子核的自旋原子核的自旋 atomic nuclear spin可以产生能级分裂的核讨论讨论:核磁共振现象核磁共振现象 nuclear magnetic resonance核磁共振成像技术简介核磁共振NMR方法67核磁共振核磁共振NMR方法方法（1）在很强的外磁场中，某些磁）在很强的外磁场中，某些磁性原子核可以分裂成两个或更多性原子核可以分裂成两个或更多的量子化能级的量子化能级,相邻的能级差。相邻的能级差。（2）用一个光子能量）用一个光子能量hv恰好等于分恰好等于分裂后相邻能级差裂后相邻能级差照射，照射，该核就可能比较高的几率的吸收此频该核就可能比较高的几率的吸收此频率的光子，发生能级跃迁，从而产生率的光子，发生能级跃迁，从而产生NMR吸收。吸收。核磁共振NMR方法（1）在很强的外磁场中，某些磁性原子核可以68PP:原子核的角动量:磁矩o:拉默尔频率:磁旋比o原子核I 1/2NMR的形成的形成PP:原子核的角动量o原子核I 1/2NMR的69原子核的自旋原子核的自旋 atomic nuclear spin（1）一些原子核像电子一样存在自一些原子核像电子一样存在自旋现象，因而有自旋角动量：旋现象，因而有自旋角动量：P=I(I+1)1/2I为自旋量子数为自旋量子数（2）由于原子核是具有一定质量的带）由于原子核是具有一定质量的带正电正电的粒子，故的粒子，故在自旋时会产生在自旋时会产生核核磁磁矩矩,一个特征（固定）值。一个特征（固定）值。原子核的自旋 atomic nuclear70若原子核存在自旋，产生核磁矩，核的若原子核存在自旋，产生核磁矩，核的行为跟电子一样，行为跟电子一样，在外加磁场下，核磁体可以有（在外加磁场下，核磁体可以有（2I+1）种取向。）种取向。只有自旋量子数（只有自旋量子数（I）不为零的核都具有磁矩）不为零的核都具有磁矩可以产生能级分裂的核 若原子核存在自旋，产生核磁矩，核的 行为跟电子一样，在外71讨论讨论:（重要）1/2的原子核的原子核1H原子核可看作核电荷均匀分布的球体，并象陀原子核可看作核电荷均匀分布的球体，并象陀螺一样自旋，有磁矩产生，是核磁共振研究的主螺一样自旋，有磁矩产生，是核磁共振研究的主要对象，要对象，H也是有机化合物（人体器官）的主要组成元素。人体有机组织C,O的原子核总磁矩为0，所以核磁共振主要检测H的相对分布和密度！讨论:（重要）1/2的原子核 1H 72二、二、核磁共振现象核磁共振现象 nuclear magnetic resonance氢核（氢核（I=1/2），两种取向（两），两种取向（两个能级）：个能级）：(1)与外磁场平行，能量低，磁与外磁场平行，能量低，磁量子数量子数1/2;(2)与外磁场相反，能量高，与外磁场相反，能量高，磁量子数磁量子数1/2;二、核磁共振现象 nuclear magnetic re73自旋氢原子核在磁场中的行为Pm=-1/2m=+1/2B01H发生核磁共振时：自旋氢原子核在磁场中的行为Pm=-1/2 m=+1/2B74医学磁共振成像（医学磁共振成像（MRI）设备与应用）设备与应用均匀磁场中线圈磁矩势能为塞曼效应课件75 对病人进行磁共振成像检查时：对病人进行磁共振成像检查时：要避免带有含铁等顺磁性物质的物品，如手表、金属项链、假牙、金属钮扣等进入检查室，因为这些带有顺磁性物质的物品，可使图像中产生大片的无信号伪影，不利于病灶的显示。带有心脏起搏器的病人，严禁做磁共振成像检查。对体内有金属弹片存留、术后有银夹残留，金属性内固定板、假关节等的病人，磁共振成像检查要持慎重态度，必需检查时要严密观察，病人如有局部不适，应立即中止检查，防止弹片、银夹等在高磁场中移动，以致损伤邻近大血管和重要组织。对病人进行磁共振成像检查时：76成像的基本原理和病理学原理简介H是有机化合物（人体器官）的主要组成元素。人体有机组织C,O的原子核总磁矩为0，所以核磁共振主要检测H的相对分布和密度！当人体进入一个强磁场，用对应的氢原子核吸收的低频电磁波射向人体待测器官，透过人体器官的电磁波被接受后成像！病变部位的氢原子密度格外高于普通正常器官内部的氢原子密度，所以就能通过图像判断器官病变的依据！由于使用的电磁波频率低，hv能量低，所以对人体的不良影响比较小！成像的基本原理和病理学原理简介H是有机化合物（人体器官）的主77对于中枢神经系统的先天性病变对于中枢神经系统的先天性病变MRI是最好的影像学是最好的影像学检查方法。检查方法。对于中枢神经系统的先天性病变MRI是最好的影像学检查方法。78 脑膜瘤破坏颅骨脑膜瘤破坏颅骨左侧听神经瘤左侧听神经瘤 脑膜瘤破坏颅骨左侧听神经瘤79简要简要 介介绍绍无外磁场无外磁场的情况下的情况下，氢原子和碱金属的价电子自旋氢原子和碱金属的价电子自旋和轨道角动量形成的磁场之间和轨道角动量形成的磁场之间作用导致的能级分裂定量计算作用导致的能级分裂定量计算简要 介绍无外磁场的情况下，80对于氢原子而言不同的总角动量J对应的能级大小又有不同，这是原子内部磁场有关，狄拉克精确计算得到：对于氢原子而言不同的总角动量J对应的能级大小又有不同，这是81碱金属内层都是填满的电子的公转自转都互相抵消了，原子实包括内层电子和原子核，整体带+e电荷，核外价电子只有一个，所以跟氢原子有类似的光谱！碱金属的能级公式跟氢原子略有不同！碱金属内层都是填满的电子的公转自转都互相抵消了，原子实82氢原子和碱金属电子自旋导致的能级分裂定量计算氢原子和碱金属电子自旋导致的能级分裂定量计算一个电子的运动=轨道运动+自旋运动（1）定性考虑）定性考虑轨道角动量：自旋角动量：总角动量：由于 当 时，一个值。当时，两个值。氢原子和碱金属电子自旋导致的能级分裂定量计算一个电子的运动=83（2）自旋）自旋轨道相互作用轨道相互作用电子由于自旋运动而具有自旋磁矩：具有磁矩的物体在外磁场中具有磁能：电子由于轨道运动而具有磁场：（2）自旋轨道相互作用电子由于自旋运动而具有自旋磁矩：具有84考虑相对论效应后，再乘以因子 做修正考虑相对论效应后，再乘以因子 做修正85 是一个变量，用平均值代替：其中：代入整理得：原子的总能量：是一个变量，用平均值代替：其中：代入整理86 ，能级分裂为双层当 时，当 时，双层能级的间隔：，能级分裂为双层当 时，当 时，双层能级的间隔：87讨论：讨论：1能级由 三个量子数决定，当 时，能级不分裂；当 时，能级分裂为双层。2能级分裂的间隔由 决定当 一定时，大，小，即当 一定时，大，小，即讨论：1能级由 三个量子数决定，当 时，883双层能级中，值较大的能级较高。4原子态符号：如 3双层能级中，值较大的能级较高。4原子态符号89帕邢帕邢贝克效应贝克效应1912191219121912年年年年。原原原原子子子子谱谱谱谱线线线线在在在在强强强强磁磁磁磁场场场场中中中中分分分分裂裂裂裂的的的的现现现现象象象象。强强强强磁磁磁磁场场场场虽虽虽虽然然然然破破破破坏坏坏坏了了了了LSLSLSLS耦耦耦耦合合合合，但但但但各各各各电电电电子子子子间间间间的的的的轨轨轨轨道道道道角角角角动动动动量量量量、自自自自旋旋旋旋角角角角动动动动量量量量的的的的耦耦耦耦合合合合仍仍仍仍然存在，然存在，然存在，然存在，L,SL,SL,SL,S量子数仍然有意义，而总角动量量子数仍然有意义，而总角动量量子数仍然有意义，而总角动量量子数仍然有意义，而总角动量J J J J不再有意义。不再有意义。不再有意义。不再有意义。轨道磁矩、自旋磁矩与强磁场作用，产生的能级分裂为：轨道磁矩、自旋磁矩与强磁场作用，产生的能级分裂为：轨道磁矩、自旋磁矩与强磁场作用，产生的能级分裂为：轨道磁矩、自旋磁矩与强磁场作用，产生的能级分裂为：帕邢贝克效应1912年。原子谱线在强磁场中分裂的现象。强磁90选择定则：选择定则：选择定则：选择定则：因此：因此：因此：因此：当当当当 当当当当 谱线分裂为三条。谱线分裂为三条。谱线分裂为三条。谱线分裂为三条。正正正正常常常常塞塞塞塞曼曼曼曼分分分分裂裂裂裂谱谱谱谱线线线线也也也也为为为为三三三三条条条条，但但但但两两两两者者者者产生的机理不同。产生的机理不同。产生的机理不同。产生的机理不同。选择定则：因此：当 当 谱线分裂为三条。91强、弱外磁场说明：强、弱外磁场说明：强、弱外磁场说明：强、弱外磁场说明：例题：例题：例题：例题：已知锂原子主线系第一条谱线由两条精细谱线已知锂原子主线系第一条谱线由两条精细谱线已知锂原子主线系第一条谱线由两条精细谱线已知锂原子主线系第一条谱线由两条精细谱线 A A A A组组组组成成成成，试试试试问问问问当当当当外外外外磁磁磁磁场场场场为为为为B=3.2T B=3.2T B=3.2T B=3.2T 时时时时，产生何种效应，能级分裂的裂距？产生何种效应，能级分裂的裂距？产生何种效应，能级分裂的裂距？产生何种效应，能级分裂的裂距？解解解解:此此此此能能能能量量量量也也也也可可可可理理理理解解解解为为为为电电电电子子子子自自自自旋旋旋旋磁磁磁磁矩矩矩矩与与与与电电电电子子子子轨轨轨轨道道道道运动产生的内磁场间的作用所致。运动产生的内磁场间的作用所致。运动产生的内磁场间的作用所致。运动产生的内磁场间的作用所致。可见，表现为帕邢可见，表现为帕邢可见，表现为帕邢可见，表现为帕邢-贝克效应。在磁场中，能级的裂距贝克效应。在磁场中，能级的裂距贝克效应。在磁场中，能级的裂距贝克效应。在磁场中，能级的裂距 波数表示：波数表示：波数表示：波数表示：强、弱外磁场说明：例题：已知锂原子主线系第一条谱线由两条精细92 对钠原子主线系第一条谱线由两条精细谱线对钠原子主线系第一条谱线由两条精细谱线对钠原子主线系第一条谱线由两条精细谱线对钠原子主线系第一条谱线由两条精细谱线 A A A A组成，同理可计算出内磁场约为组成，同理可计算出内磁场约为组成，同理可计算出内磁场约为组成，同理可计算出内磁场约为18T18T18T18T。对钠原子主线系第一条谱线由两条精细谱线93