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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,氦原子能级图,2.,两套能级间不产生跃迁,3.,不存在 态,4.,存在两个亚稳态,5.,电子组态相同的，三重态能级总低于单一态相应的能级；三重能级结构中，同一 值的三个能级， 值大的能级低（倒转次序）,这五个特点包含着五个物理概念。,二,.Mg,原子光谱和能级,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,激发态电子组态,:,基态电子组态：,简记：,简记：,简记：,氦原子基态,:,1s1s,激发态,: 1s2s,，,1s2p,，,1s3s,，,1s3p,，,镁原子基态,:,激发态,:,电子组态仅反映了电子轨道运动的特征（库仑相互作用 ）；,对同,一电子组态,，即使库仑相互作用相同，但由于自旋,-,轨道相互作用的不同，具有不同的总角动量，所以,会产生不同能量的原子状态,。,2.,两个电子间自旋,-,轨道相互作用的方式,自旋,-,自旋相互作用,轨道,-,轨道相互作用,自旋,-,轨道相互作用,两种极端情形 ：,L-S,耦合,j-j,耦合,LS,耦合的矢量图,二、,L-S,耦合,1.,耦合方式,按量子化要求，量子数,L,S,如下确定：,按量子化要求，总角动量量子数,J,如下确定：,当LS时,每一对L和S共有2S+1个J值;,当L,闭层占有数的一半 时，以最大,J,（,L,+,S,）的能级为最低，称,倒转序,。,4.,朗德间隔定则,在,L-S,耦合,的多重态能级结构中，相邻的两能级间隔与相应的较大的,J,值成正比。因而,两相邻能级间隔之比等于两,J,值较大者之比。,例,:,三个能级两个间隔之比为,2:1,三个能级两个间隔之比为,2:3,三个能级两个间隔之比为,4:3,5.LS,耦合模型对,He,Mg,能级的理解,He,能级,三,.,j-j,耦合,1.,耦合方式,量子数：,2.j-j,耦合下原子态标记,例题,:,电子组态,nsnp,，,在,j-j,耦合情况下，求可能的原子态。,j,1,=1/2,(1/2,1/2),1,0,(1/2,3/2),2,1,j,2,=,1/2, 3/2,电子组态,nsnp,：,s,1,=1/2,l,1,=0,；,s,2,=1/2,l,2,=1,所以,j,1,=1/2,j,2,=1/2,3/2,。,与,LS,耦合下的原子态数和总角动量,J,相同,四,.,两种耦合模型的比较,LS,耦合对于原子的基态和轻原子的低激发态成立，适用范围较广；,j-j,耦合一般出现在高激发态和较重的原子中。,5.3,泡利原理与同科电子,一,.,电子的量子状态描述,轨道角动量、自旋角动量空间取向量子数，取值：,用五个量子数描述：,二,.,泡利不相容原理,在一个原子中，不可能有两个或两个以上的电子具有完全相同的状态,(,完全相同的四个量子数,),。,例：,He,原子,1s1s,电子组态不能形成 原子态。,因此，两个电子的 不能再相同，,即两电子的自旋取向必须相反，总自旋,S,只能为,0 .,只能形成,电子组态,1sns(n1),可以形成二个原子态：,同理，,nsns,也只形成一个原子态：,5.4,复杂原子光谱的一般规律,一、光谱和能级的位移律：,实验观察到：具有原子序数,Z,的中性原子的光谱和能级，同具有原子序数,Z+1,的原子一次电离后的离子的光谱和能级结构相似。,例如：,H,同,He,+, He,同,Li,+,二、多重性的交替律:,按周期表顺序的元素，交替的具有偶数或奇数的多重态。,交替的多重态,单一 单一 单一 单一 单一,双重 双重 双重 双重 双重 双重,三重 三重 三重 三重 三重,四重 四重 四重 四重 四重,五重 五重 五重 五重,六重 六重 六重,七重 七重,八重,三、三个或三个以上价电子的原子态的推导,1.,能级的多重数由,S,决定，每加一个电子时，新的,S=,原有的,S +1,，所以原有每一类能级的多重结构就转变为两类，一类重数比原由的增加,1,，另一类减,1,。,2.,任何原子的状态，基态和激发态 ，可以看作一次电离离子加上一个电子形成的，而一次电离离子的状态又同周期表顺序前一个元素的状态相似，所以由前一元素的状态可以推断后继元素的状态，可以按照二电子体系推求状态的法则进行。,例：,(z-1)的原子基态是 ，,z,的基态比它多一个d电子，求z的基态。,可能的原子态： 按洪特规则，基态：,3.,洪特定则和朗德间隔定则对多电子原子也适用。能级次序：由一个次壳层满额半数以上的电子（但还没满）构成的能级一般具有倒转次序（,J,值大的能级低）；小于满额半数的电子构成的能级 一般具有正常次序（,J,值小的能级低）。,5.5,辐射跃迁的选择定则,一,.,首先，跃迁只能发生在不同宇称的原子态间,（,Laporte,定则）,宇称：描述微观粒子对坐标原点空间反演对称性质的物理量。,偶性态（,=,偶数） 奇性态（,=,奇数）,电偶极跃迁谱线强度,推论：,同一电子组态形成的诸原子态间不发生跃迁。,相应的原子态与 的原子态间不发生电偶极跃迁。但与,的原子态间可能发生跃迁。,二,.,其次，看具体的选择定则,j-j,耦合跃迁选择定则,:,L-S,耦合跃迁选择定则,:,（,0 0,除外）,（,0 0,除外,）,或对换,对,He,，,Mg,光谱的解释。,例题 铍,4,Be,基态电子组态：,1,s,2,2,s,2,形成,1,S,0,激发态电子组态：,2,s,3,p,形成,1,P,1,，,3,P,2,，,1,，,0,对应的能级图如图所示,2,s,3,p,1,P,1,3,P,2,3,P,1,3,P,0,2,s,2,1,S,0,中间还有,2,s,2,p,和,2,s,3,s,形成的能级，,2,s,2,p,形成,1,P,1,，,3,P,2,，,1,，,0,；,2,s,3,s,形成,1,S,0,，,3,S,1,右图是,L-S,耦合总能级和跃迁光谱图,2,s,3,p,2,s,2,p,1,S,0,1,P,1,3,P,2,1,0,3,S,1,3,P,2,1,0,2,s,3,s,2,s,2,p,2,s,2,1,S,0,2,s,3,s,1,P,1,2,s,3,p,1.,光吸收,5.6,激光器简介,一,.,几个基本概念,原子吸收外来光子能量,并从低能级 跃迁到高能级,且,这个过程称为光吸收,.,2,自发辐射,原子在没有外界干预的情况下,电子会由处于激发态的高能级 自动跃迁到低能级,这种跃迁称为自发跃迁,.,由自发跃迁而引起的光辐射称为自发辐射,.,3,受激辐射,原子中处于高能级 的电子,会在外来光子,(,其频率恰好满足,),的诱发下向低能级 跃迁,并发出与外来光子一样特征的光子,这叫受激辐射,.,由受激辐射得到的放大了的光是相干光,称之为,激光,.,Light Amplication by Stimulated Emission of Radiation,1,、粒子数反转和光放大,2,、工作物质,(,含有亚稳态能级,),3,、光学谐振腔,二,.,激光产生的物理基础与条件,粒子数的正常分布,.,.,.,.,.,。,。,。,。,。,。,。,。,。,。,。,。,。,粒子数反转分布,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,。,。,。,。,。,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,激光光束,全反射镜,光学谐振腔示意图,部分透光反射镜,氦氖激光器,全反射镜,部分反射镜,A,K,三,、氦氖气体激光器,氦,-,氖激光管中充有氖（,1mmHg,）、氖（,0.1mmHg,）混合气体，放电激励。,氦,-,氖激光器,染料激光器,P-N,激光器,高能激光武器,低能激光武器,固体激光器,激光制导,激光通讯,.,激光测距,打孔,谢谢你的阅读,知识就是财富,丰富你的人生,
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