ИДЗ / ИРС_1
.docxМИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Инженерная школа новых производственных технологий
Обеспечивающее подразделение: Отделение материаловедения
Направление подготовки: 12.03.02 Оптотехника
ООП: Оптико-электронные приборы и системы
ИНДИВИДУАЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТА №1
дисциплина "Физические основы источников излучения"
Вариант 12
Выполнила:
студентка группы _________________
Проверил:
доктор ф-м.н., профессор ОМ ИШНПТ _________________ В.Ф. Штанько
Томск - 2023
Вариант 12 - Sr II
Задание 1. Рассмотреть заполнение электронных состояний в ионе.
Порядковый номер Sr в периодической системе равен 38, т. к. он ионизован однократно, то сумма электронов равна 37.
Заполнение электронных состояний происходит в следующем порядке, в соответствии с правилом Клечковского: .
Задание 2. Определить термы основного и возбуждённых состояний.
Для основного состояния (s-состояние):
;
Т.к. значит спин-орбитальное взаимодействие отсутствует и терм не расщеплен.
Мультиплетность терма: 2S+1=2;
Терм основного состояния: 2S1/2;
Для первого возбуждённого p-состояния:
;
Мультиплетность: 2S+1=2;
Термы p-состояния: 2P1/2; 2P3/2;
Для второго возбуждённого d-состояния:
;
Мультиплетность: 2S+1=2;
Термы d-состояния: 2D3/2; 2D5/2;
Для третьего возбуждённого f-состояния:
;
Мультиплетность: 2S+1=2;
Термы f-состояния: 2F5/2; 2F7/2;
Для четвёртого возбуждённого g-состояния:
;
Мультиплетность: 2S+1=2;
Термы g-состояния: 2G7/2; 2G9/2;
Для пятого возбуждённого h-состояния:
;
Мультиплетность: 2S+1=2;
Термы h-состояния: 2H9/2; 2H11/2;
Задание 3. Составить качественную схему термов иона и определить основные серии его спектра.
- главная
серия
(n
= 5,6,7...)
5 2S1/2 - n 2P3/2
- 2я
побочная серия
5 2P3/2 - n 2S1/2
- 1я
побочная серия
5 2P3/2 - n 2D3/2
5 2P3/2 - n 2D5/2
По мере возрастания главного квантового числа n энергия расщепления, вызванная спин-орбитальным взаимодействием, уменьшается. Поэтому, главная серия состоит из дублетов, становящихся уже по мере продвижения вдоль серии в сторону к её пределу, определяемому энергией ионизации. [1]
Линии второй побочной серии, возникающие при переходах с высоких 2S1/2 термов на 52Р1/2, 52Р3/2, также двойные. Поскольку их дублетность определяется расщеплением только одного конечного 52РJ терма, все дублеты этой серии в шкале частот имеют равную ширину.[1] Одна из линий ярче другой, это обусловлено статистическим весом энергетических уровней. Энергетические уровни с более высокой кратностью вырождения (статистическим весом) имеют большее число состояний, которые могут быть заполнены электронами или молекулами, что может влиять на интенсивность излучения.
Линии 1– ой побочной серии 52РJ – n2DJ обладают более сложной структурой, т.к. для них оба терма – и начальный, и конечный – двойные. Применяя правило отбора для квантового числа J, получим, что линии этой серии состоят из трёх компонент. [1]
Так как расщепление термов n2DJ гораздо меньше расщепления терма 52РJ, то третья линия ν3 располагается очень близко к линии ν2. С возрастанием n расщепление термов n2DJ убывает, соответственно убывает энергетический зазор между ν3 и ν2 компонентами. [1]
Задание 4. Определить величины полных собственных , орбитальных и механических моментов основного и первого возбуждённого состояния. Построить векторные схемы для основного и возбуждённых состояний.
Для основного s-состояния:
Величины полного орбитального и полного собственного момента равны:
Проекция полного собственного момента на ось Z:
Т.к. 0, то величина полного механического момента равна величине полного собственного момента:
Из векторной схемы =>
Для первого возбуждённого p-состояния:
В данном случае (один валентный электрон) для каждой ориентации орбитального момента (кроме состояния с ℓ = 0) будем иметь две ориентации полного момента . В p-состоянии количество векторов орбитального момента равно 3, соответственно количество всех векторов полного механического момента для данного состояния будет равно 6. [1]
Пары векторов и , и , и отличны по ориентации и равны по модулю.
Для второго возбуждённого d-состояния:
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Штанько В.Ф. Введение в атомную и молекулярную спектроскопию. - Томск: Изд-во Томского Политехнического университета, 2008.-164 с. - ISBN 5-98298-357-8.