ИДЗ / ИРС_4

МИНИСТЕРСТВО 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 №4

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: рассмотреть расщепление головных групп линий при комбинации P и D термов в слабом магнитном поле для атомов (ионов).

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: .

В ИРС 1 были определены термы:

²P_1/2 ;²P_3/2 ;

Терм ²P_1/2 расщепляется на 2J+1=2 подуровня (m_J = 1/2);

Терм ²P_3/2 расщепляется на 2J+1=4 подуровня (m_J = 1/2, 3/2).

²D_3/2 ; ²D_5/2 ;

Терм ²D_3/2 расщепляется на 2J+1=2 подуровня (m_J = 1/2, 3/2);

Терм ²D_5/2 расщепляется на 2J+1=6 подуровней (m_J = 1/2, 3/2, 5/2).

Определим факторы Ланде для каждого терма:

;

;

;

.

Рисунок 1. Расщепление P и D дублетов главной серии одновалетных атамов в слабом МП

W₁ = (W²D_5/2 + 3μ₀H) ­- (W²P_3/2 +2 μ₀H) = (W²D_5/2 - W²P_3/2) +μ₀H;

W₂ = (W²D_5/2 + 9/5μ₀H) ­- (W²P_3/2 +2 μ₀H) = (W²D_5/2 - W²P_3/2) -1/10μ₀H;

W₃ = (W²D_5/2 +9/5μ₀H) -(W²P_3/2 +2/3μ₀H) = (W²D_5/2 -W²P_3/2) +17/15μ₀H;

W₄ = (W²D_5/2 +3/5 μ₀H) – (W²P_3/2 + 2μ₀H) = (W²D_5/2 - W²P_3/2) - 7/5μ₀H;

W₅ = (W²D_5/2 +3/5μ₀H ) - (W²P_3/2 +2/3μ₀H ) = (W²D_5/2-W²P_3/2) -1/15μ₀H;

W₆ = (W²D_5/2 +3/5μ₀H) - (W²P_3/2 - 2/3μ₀H)= (W²D_5/2 -W²P_3/2) +19/15μ₀H;

W₇ =(W²D_5/2 -3/5μ₀H) - (W²P_3/2 +2/3 μ₀H) =(W²D_5/2- W²P_3/2) - 19/15μ₀H;

W₈ =(W²D_5/2 - 3/5μ₀H) - (W²P_3/2 - 2/3μ₀H) =(W²D_5/2 - W²P_3/2) +1/15μ₀H;

W₉ =(W²D_5/2 - 3/5μ₀H) - (W²P_3/2 - 2μ₀H) = (W²D_5/2 - W²P_3/2) + 7/5μ₀H;

W₁₀ =(W²D_5/2 - 9/5μ₀H)-(W²P_3/2 -2/3μ₀H) = (W²D_5/2 - W²P_3/2) - 17/15μ₀H;

W₁₁ =(W²D_5/2 - 9/5μ₀H) - (W²P_3/2 - 2μ₀H) = (W²D_5/2 - W²P_3/2) +1/10μ₀H;

W₁₂ =(W²D_5/2 - 3μ₀H) - (W²P_3/2 - 2μ₀H) = (W²D_5/2 - W²P_3/2) - μ₀H;

W₁₃ =(W²D_3/2 + 6/5μ₀H) - (W²P_3/2 + 2μ₀H) = (W²D_3/2 - W²P_3/2) - 4/5μ₀H;

W₁₄ =(W²D_3/2 + 6/5μ₀H) - (W²P_3/2 + 2/3μ₀H) =(W²D_3/2-W²P_3/2)+8/15μ₀H;

W₁₅ =(W²D_3/2 + 6/5μ₀H) - (W²P_1/2 +1/3μ₀H) =(W²D_3/2-W²P_1/2)+13/15μ₀H;

W₁₆ =(W²D_3/2 + 2/5μ₀H) - (W²P_3/2 +2μ₀H) = (W²D_3/2-W²P_3/2)-8/5μ₀H;

W₁₇ =(W²D_3/2 + 2/5μ₀H) - (W²P_3/2 +2/3μ₀H) = (W²D_3/2-W²P_3/2)-4/15μ₀H;

W₁₈ =(W²D_3/2 + 2/5μ₀H) - (W²P_3/2 - 2/3μ₀H) =(W²D_3/2-W²P_3/2)+16/15μ₀H;

W₁₉ =(W²D_3/2 + 2/5μ₀H) - (W²P_1/2 +1/3μ₀H) =(W²D_3/2-W²P_1/2)+1/15μ₀H;

W₂₀ =(W²D_3/2 + 2/5μ₀H) - (W²P_1/2 - 1/3μ₀H) =(W²D_3/2-W²P_1/2)+11/15μ₀H;

W₂₁ =(W²D_3/2 - 2/5μ₀H) - (W²P_3/2 + 2/3μ₀H) =(W²D_3/2-W²P_3/2)-16/15μ₀H;

W₂₂ =(W²D_3/2 - 2/5μ₀H) - (W²P_3/2 - 2/3μ₀H) =(W²D_3/2-W²P_3/2)+4/15μ₀H;

W₂₃ =(W²D_3/2 - 2/5μ₀H) - (W²P_3/2 - 2μ₀H) =(W²D_3/2-W²P_3/2)+8/5μ₀H;

W₂₄ =(W²D_3/2 - 2/5μ₀H) - (W²P_1/2 + 1/3μ₀H) =(W²D_3/2-W²P_1/2)-11/15μ₀H;

W₂₅ =(W²D_3/2 - 2/5μ₀H) - (W²P_1/2 - 1/3μ₀H) =(W²D_3/2-W²P_1/2)-1/15μ₀H;

W₂₆ =(W²D_3/2 - 6/5μ₀H) - (W²P_3/2 - 2/3μ₀H) = (W²D_3/2-W²P_3/2)-8/15μ₀H;

W₂₇ =(W²D_3/2 - 6/5μ₀H) - (W²P_3/2 - 2μ₀H) =(W²D_3/2-W²P_3/2)+4/5μ₀H;

W₂₈ =(W²D_3/2 - 6/5μ₀H) - (W²P_1/2 - 1/3μ₀H) = (W²D_3/2-W²P_1/2)-13/15μ₀H.

Одинаковых энергий переходов нет. В результате получаем 28 возможных переходов, отличающихся энергией квантов и соответственно наблюдающихся в спектре.

Вывод: В данной работе было рассмотрено расщепление термов ²P_1/2 ;²P_3/2 ;²D_3/2 ;²D_5/2 в слабом магнитном поле. С учётом правила отбора Δm_J = 0, ±1 определили, какие переходы могут осуществляться, вычислили энергию этих переходов. Оказалось, что энергии переходов могут принимать 28 разных значения, следовательно, будет проявляться 28 линий. Что соответствует аномальному эффекту Зеемана.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Штанько В.Ф. Введение в атомную и молекулярную спектроскопию. - Томск: Изд-во Томского Политехнического университета, 2008.-164 с. - ISBN 5-98298-357-8.