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课件网) 2020高中物理学竞赛 辅 导 课 件 原子物理·基础篇 （含真题练习） 物理竞赛教研组 编制 §5 多电子原子 复习 H原子： 类H离子： 碱金属原子： 若核(实)外有两个电子，由两个价电子跃迁而形成的光谱如何？能级如何？原子态如何？ He：Z=2 Be：Z=4=2?12+2 Mg：Z=12=2?(12+22)+2 Ca：Z=20=2?(12+22+22)+2 Sr：Z=38=2?(12+22+32+22)+2 Ba：Z=56=2?(12+22+32+32+22)+2 Ra：Z=88=2?(12+22+32+42+32+22)+2 §5.1 He原子的光谱和能级 一、光谱 分成主线系、第一辅线系、第二辅线系等，每个线系有两套谱线。 二、能级 He原子的能级也分为两套，一套是单层的，一套是三层的。 1．单层能级之间跃迁产生一组谱线 主线系： 第一辅线系： 第二辅线系： 基线系： 2．三层能级之间的跃迁产生一组复杂结构的谱线 主线系： 三个成份 第一辅线系： 六个成份 第二辅线系： 三个成份 基线系： 六个成份 3．一两套能级之间不产生跃迁 §5.2 角动量耦合和对He光谱的解释 一、不同电子组态 二、一种电子组态构成不同原子态 四种运动之间有六种相互作用： 一般来说， 、 比较弱，可以忽略。 当 、 >> 、 时， ? L-S耦合 1、L-S耦合 当 时， 共 个 当 时， 共 个 例3：原子中有两个电子，当它们处于3p4d态时，原子有哪些可能的状态。 洪特定则：从同一电子组态形成的级中（1）重数最高即S值最大的能级位置最低 （2）重数相同即具有相同S值的能级中，那具有最大L值的位置最低 朗德间隔定则：能级的二相邻间隔同有关的二J值中较大那一值成正比 二、j-j耦合 当 、 << 、 时， 例4：利用j-j耦合，求3p4d态的原子态。 解： ? ? 仍有12个态，且 值相同。一般的原子态表示为： 三、电子组态和原子态 电子组态：( ) 如： 原子态：( ) 由元素组态的能级实际情况可判断原子态属哪种耦合。 JJ耦合一般出现在某些高激发态和较重的原子中 四、He原子能级的形成 1．能级分为两套： 2．L-S耦合的辐射跃迁选择定则： 除外) 3．光谱分为两套 跃迁只能发生在不同宇称的状态间. j j耦合: §5.3 泡利不相容原理 一、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)。 二、确定电子状态的量子数 1．主量子数n-确定原子中电子在核外空间运动轨道的大小和能量的高低。一般说来，n?大，能量?高，轨道半径?大。 2．轨道角量子数l l决定电子轨道的形状和角动量的大小，同时也与能量有关. n相同时，l?大，能量?高。 3．轨道磁量子数 表示轨道角动量在外场方向的投影： 4．自旋磁量子数 表示自旋角动量在外场方向的投影： ，共2个。 (n，l， ， ) 三、各壳层所能容纳的最大电子数 1．n、l相同的次壳层： 2．n相同的主壳层： §5.4 元素周期表 一．元素周期表 将元素按核电荷数的大小排列起来，其物理、化学性质将出现明显的周期性。 同族元素的性质基本相同。 玻尔：原子内的电子按一定的壳层排列，每一壳层内的电子都有相同的主量子数，每一个新的周期是从电子填充新的主壳层开始，元素的物理、化学性质取决于原子最外层的电子即价电子的数目。 二．电子填充壳层结构的原则 1．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)。 n、l相同的次壳层： n相同的主壳层： 2．能量最小原理：电子按能量由低到高的次序填充各壳层 3．原子实的贯穿和原子实极化对能级的影响 三．各元素的原子壳层结构 1．第一周期：从n=1的K壳层填起。 2．第二周期：从n=2的L壳层填起。 3．第三周期：从n=3的M壳层填起。 谢谢观看！ ... ...
