- •Фотоэффект
- •Формула Резерфорда
- •Экспериментальные закономерности линейчатых спектров
- •Волновые свойства частиц
- •Уравнение Шредингера
- •Ортогональность собственных функций
- •Представление физических величин посредством операторов
- •Одномерная потенциальная яма
- •Квантовогармонический осциллятор
- •Мультиплетность спектров и спин электрона
- •Результирующий момент многоэлектронного атома
- •Распределение электронов в атоме по энергетическим уровням
- •Периодическая система элементов
- •Рентгеновский спектр
Мультиплетность спектров и спин электрона
У щёлочных металлов расщепление линий перехода различно, а – одинаково.
Мультиплетность – расщепление линий на несколько компонент.
Собственный момент импульса электрона называется спином.
Квантовое число, соответствующее спину – s. Для электрона . Тогда спин электрона . Проекция спина на ось z , где для электрона. Отношение магнитного момента к механическому для электрона: . Знак «–» означает, что . .
Если в атоме один валентный электрон (атом щелочного металла), то полный магнитный момент , где через 1. Для одного электрона . Из-за того, что для уровней, у которых полный магнитный момент может принимать два значения, то и магнитный момент будет иметь два значения и состояния с различными значениями j будут обладать различной энергией.
Взаимодействие магнитных моментов электрона и атома называется спин-орбитальным взаимодействием. Им объясняется расщепление линий на две компоненты.
Правило отбора: .
Т ерм – местонахождение атома среди его энергетических уровней.
Обозначение: .
Результирующий момент многоэлектронного атома
Путём сложения всех моментов электрона, как собственных, так и орбитальных, возникает полный механический момент атома. Он получается двумя способами: если в атоме присутствует связь Ресселя-Сандерса, то взаимодействие собственных магнитных моментов и взаимодействие орбитальных моментов электронов сильнее, чем взаимодействие собственных и орбитальных моментов электронов. Тогда , где N – число электронов, и – соответственно орбитальный и собственный моменты i-го электрона. Иначе в атоме присутствует j-j-связь. Тогда . Эта связь встречается реже и свойственна тяжёлым атомам.
Можно представить так: , где g – фактор Ланде, зависящей от L и S.
С реднее по времени значение полного магнитного момента . При этом . Аналогично . Тогда .
Распределение электронов в атоме по энергетическим уровням
Принцип Паули: В одной и той же квантовой системе не может быть двух частиц с полуцелым спином, обладающих одним и тем же набором квантовых чисел.
Состояние электронов в атоме характеризуется числами: .
Основным состоянием атома является такое, которое обладает минимальной энергией.
Вырождение по числу для электрона равно . При – 2 электрона, .
Совокупность электронов, характеризующихся одинаковым главным квантовым числом, называется слоем.
Совокупность электронов, характеризующихся одинаковым орбитальным квантовым числом, называется оболочкой.
Иногда слои называют оболочками, а оболочки – подоболочками.
Слой |
Оболочка |
n |
l |
|
|
К |
|
1 |
0 |
0 |
|
L |
2S |
2 |
0 |
0 |
|
2P |
1 |
–1 |
|
||
0 |
|
||||
1 |
|
||||
M |
3S |
3 |
0 |
0 |
|
3P |
1 |
–1 |
|
||
0 |
|
||||
1 |
|
||||
3D |
2 |
–2 |
|
||
–1 |
|
||||
0 |
|
||||
1 |
|
||||
2 |
|
Для полностью заполненной оболочки суммарный орбитальный момент равен 0 и суммарный спиновой момент равен 0, следовательно, и полный механический момент равен 0.