原子物理学课件6

原子物理学课件6,III，角动量在磁场中的运动,非守恒量；,J,2,L,2,S,2,J,z,:守恒量；,A，弱外磁场,中，的运动,守恒量和本征值“一 一 对应”,对应的量子数为,好量子数,。,-弱磁场中,（正常和反常）塞曼效应的磁能级分裂公式,好量子数?,B，强外磁场,中，的运动,-,强磁场中,塞曼效应的磁能级分裂公式,L,，,S,，,M,L,，,M,S,：好量子数。,非守恒量；,L,2,，,S,2,，,L,z,，,S,z,：守恒量；,5.3.5 帕邢贝克效应,一 强磁场中的塞曼效应,能量关系,：,因为,，,g,L,g,l,=,1，,g,S,g,s,=2,(,Why,?),E,2,E,1,（,E,2,E,2,）-（,E,1,E,1,）,能级跃迁,：,0,(,B,B/h,)（M,L 2,+2 M,S2,）-（M,L 1,+2 M,S1,）,0,(,B,B,/h),M,L,+2,M,S,因为,：,M,L,1，0,；,M,S,0；,M,L,+2,M,S,=,1，0,0,(,B,B,/,h,)=,1,0,(,B,B,/,h,)=,3,0,=,2,=,0,+(,B,B,/h),M,L,+2,M,S,=,结论：,在,强磁场,中，任意一条谱线都分裂为三条谱线。,仍以,Na,双线：589.6 nm 线（）；,-帕邢贝克效 应,589.0 nm 线（）.,强磁场中，直接与强外场 耦合，无耦合，无,S,=,1/2,M,S,=,1/2,-1/2;,L,=,1,M,L,=,1,0,-1.,E,L,S,B,=,（,M,L,+,2,M,S,）,B,B,的值有,五种,组合。,下能级,：3,2,S,1/2,退化为：,3,2,S,上能级,：,3,2,P,1/2,和 3,2,P,3/2,退化为：,3,2,P,S,=1/2,M,S,=1/2,-1/2;,L,=0,M,L,=0.,E,L,S,B,的值有,两种,组合。,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，,j,=,l,+,s,l,-,s,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,；,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,情况1,:在外磁场中，,如果,B,属,弱场,，按角动量矢量模型,F,2,是守恒量,F,是可用的好量子数,的作用能：,（：原子的总磁矩）,g,F,m,F,B,B,式中，,m,F,0，,1，,F,（原子总角动量的磁量,子数），,g,F,（原子总角动量的G因子，类似,g,J,，可自推,导）。可见：,超精细能级在磁场中将进一步分裂,。,例如,：碱金属原子的基态,2,S,1/2,，,对,I,1/2,（核自旋量子数）,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，,m,F,0,1,（分裂为三个磁能级）,E,F,B,g,F,m,F,B,B,0，,g,F,B,B,对,F,=0,能级，,m,F,0,（能级不分裂）。,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,所以，,其中，,Why?,E,j,I,B,m,j,g,j,B,B,a m,j,m,I,所以:,其中，,例如,：碱金属原子的基态,2,S,1/2,，,对,I,1/2,（核自旋量子数）,按,电偶极跃迁选择定则,：,l,=,1,，磁能级间无跃迁！,因为，,(,m,j,g,j,B,B,a m,j,m,I,),先计算,m,j,g,j,B,B,：,j,=1/2,m,j,=1/2,-1/2,g,j,=,g,s,=2,m,j,g,j,B,B,=,B,B,，,B,B,再计算,a m,j,m,I,：,对,m,j,=1/2，,I,1/2；,m,I,1/2,a m,j,m,I,a,/4,对,m,j,=-1/2，,I,1/2；,m,I,1/2,a m,j,m,I,a,/4,精品课件,！,精品课件,！,