当前课程知识点:大学物理2 (电磁学、光学和量子物理) >  WEEK13 >  电子自旋、费米子和泡利不相容原理 >  碱金属原子光谱的双线

返回《大学物理2 (电磁学、光学和量子物理)》慕课在线视频课程列表

碱金属原子光谱的双线在线视频

碱金属原子光谱的双线

下一节:微观粒子的不可分辨性

返回《大学物理2 (电磁学、光学和量子物理)》慕课在线视频列表

碱金属原子光谱的双线课程教案、知识点、字幕

同学们好

这一节我们为大家来介绍一下

碱金属的能级结构

碱金属它包括锂钠钾

等等这些元素

它的结构和

氢原子是非常类似的

它的最外层有一个价电子

然后里边

虽然它不是一个正的电荷

但是由于内层的电子

跟原子核结合的非常紧密

也类似于氢原子这样

中间是带一个正电荷的东西

但是这个它不是一个点

而是一个原子实

它是由

原子核加上内层的电子构成的

它也是带一个正电荷

所以这两者的能级结构

非常类似

但是呢虽然是类似

还是有一定的差别

差别在哪呢

碱金属的能级结构

除了和这个n有关之外

还同时和角动量量子数l有关

这里边应该有两条

第一是所谓的轨道贯穿

我们说对于一个电子呢

它的轨道并不是我们想象的圆轨道

咱们之前讲过

它是一个概率分布

因此这个电子总有一定的概率

跑到这个原子实的里边去

这个时候呢

因为它跑到里边之后

感受到了更多的正电荷的作用

获得了一个更低的能量

所以它的能量要下降

降低多少呢

和这l有关

我们之前讲过

对于不同的轨道l不同的时候

它在里边的概率是不一样的

比如说当n等于3

l等于0和1和2这三个轨道

你可以看到

当l比较小的时候

在里边呢是有一个比较大的概率

而l比较大的时候

比如说l等于2的时候

这个概率在里边要小一点

因此 l越小

它靠近原子核的几率越大

也就是进入原子实的几率越大

因此它的能量会降低的更厉害

第二条是原子实的极化

对于原子实而言

它并不是一个点的电荷

外边这个价电子

它呢会对它有一个作用

会使得它的内层的电子

也就是负电荷

由于排斥作用

会远离这个价电子

这个时候原子实

形成了一个什么呢

形成了一个电偶极子

这个电偶极子和价电子

是一个相互吸引的作用

那么这个作用同样会

附加一个负的能量

这两种因素合到一起

都是使得外边的价电子

感受到了更多的正电荷的作用

因此 能量要低于

正常的氢原子的能量

能级公式呢

可以大概表现成这样一个样子

除了这一项之外

其他都跟氢原子能级完全一样

这一项叫做量子数亏损

它的存在导致它的能量会降低

而量子数亏损

明显是和这个n和l都同时有关的

n越小 l越小它就越大

因为这两个越小

就距离原子实越近

进入原子实的概率会更大一点

比如说对于氢原子能级

n=2的时候

这个能级会在这儿

那么对于碱金属呢

n=2的时候我们就可以看到

和这个相比

它有一个很明显的下降

并且l越大下降的越少

l越小下降越大

最后呢还有一个

影响不太大的一个作用

就是所谓的自旋轨道耦合

那么这是什么原因呢

我们知道核外电子是绕着

正电荷在这儿旋转的

对于氢原子也一样

对于碱金属也一样

绕着它旋转的

那么如果我们假设

站在这个电子上边看

也就是站在价电子上边看

那么这个时候它感受的就是

原子核在绕着它来旋转

就是这样一个转的过程

那么这个旋转

对于电子来说

我们就感受到了这么一个

电流或者是磁矩的作用

而磁矩和电子本身的自旋

磁矩又会有相互作用

这个相互作用就会产生一个

能量的差异

当电子自旋

处在不同的状态的时候

这个能量的差异是不一样的

前面我们已经知道了

电子的自旋

可以有两种取法

一种是朝上一种是朝下

那么自然而然

它这个能量差别

就有两个这样的小的差别

综合前边的考虑

一个碱金属的能级

就是由这么几个部分构成

一个部分是和n和l有关的

一部分是和自旋有关的

那么和n和l有关的部分

前边已经讲过了

它是比正常的圈子能量要低一些

而另外一部分呢

是一个能级劈裂成为两部分

因为自旋只有两种可能的状态

这个呢就是著名的双线结构

由于自旋轨道耦合产生的作用

它是影响非常非常小的

一般来说在10的-5次方

电子伏的这么一个量级

所以它有一个说法

叫做什么 叫做精细结构

这么一个说法

那么和精细结构相比

还有一个说法叫做什么呢

叫超精细结构

这是由于原子核

和电子自旋的相互作用产生的

这个咱们只是提一下

那好了

比如说对于钠

它的3P这个轨道

注意到这里边n也定了 l也定了

那么如果不考虑

自旋轨道耦合的话呢

这只是一个能级

但是事实呢

由于自旋轨道耦合

它劈裂成两个

一个是朝上的

电子自旋朝上的

一个是电子自旋朝下的

负的1/2

那么它对应的J是不一样的

总角动量一个是3/2 一个是1/2

这两个能级是有差别的

这个差别是多大呢

差别很小

这个呢 下边这个是5895.92A

上边的波长是5889.95A

可以看到这两个只差

这么几A左右

非常非常小的一个差别

但是光学因为它的观测精度很高

所以可以看到这个双线结构

那么对于l等于0的状态

因为它组合起来

这个J是完全一样的 都是1/2

所以不存在这个劈裂的过程

那么钠的双线结构

也是乌仑贝克和古兹米特

提出电子自旋的一个重要的根据

好 那我们这一节就讲到这儿

再见

大学物理2 (电磁学、光学和量子物理)课程列表:

WEEK1

-电荷和库仑定律

--引言

--电荷

--库仑定律

-WEEK1--电荷和库仑定律

-电场及叠加原理,电偶极子

--电场和电场强度

--点电荷电场及叠加原理

--点电荷电场及叠加原理(续1)

--点电荷电场及叠加原理(续2)

--点电荷电场及叠加原理(续3)

-WEEK1--电场及叠加原理,电偶极子

-高斯定律

--电通量

--立体角*

--高斯定律的证明*

--高斯定律和电场线

--高斯定律的应用

--高斯定律的应用(续)

-WEEK1--高斯定律

-WEEK1--本周作业

-week1课件

WEEK2

-静电场环路定理、电势和叠加原理

--环路定理

--电势和叠加原理

--电势和叠加原理(续)

--电势梯度

--等势面

-WEEK2--静电场环路定理、电势和叠加原理

-静电能

--电荷系静电能

--电荷系静电能(续1)

--电荷系静电能(续2)

-WEEK2--静电能

-导体静电平衡

--物质中电场

--导体静电平衡

--导体静电平衡条件(续1)

--导体静电平衡条件(续2)

-WEEK2--导体静电平衡

-WEEK2--本周作业

-week2课件

WEEK3

-导体周围电场

--有导体时静电场的计算

--有导体时静电场的计算(续)

-WEEK3--导体周围电场

-静电屏蔽

--导体壳与静电屏蔽

-WEEK3--静电屏蔽

-电容及电容器

--电容及电容器

--电容及电容器(续)

-WEEK3--电容及电容器

-电介质

--介质对电场的影响

-WEEK3--电介质

-极化强度矢量,极化电荷

--极化强度

--极化电荷

-WEEK3--极化强度矢量,极化电荷

-WEEK3--本周作业

-week3课件

WEEK4

-极化规律、电位移矢量

--电介质的极化规律

--电介质的极化规律(续)

--电位移矢量及其应用

--电位移矢量及其应用(续)

-WEEK4--极化规律、电位移矢量

-有介质时静电场能量

--有介质时静电场能量

-WEEK4--有介质时静电场能量

-电流密度、稳恒电流和稳恒电场

--电流密度

--稳恒电流和稳恒电场

-WEEK4--电流密度、稳恒电流和稳恒电场

-电动势、欧姆定律的微分形式及基尔霍夫定律

--电动势

--欧姆定律

--欧姆定律(续)

-WEEK4--电动势、欧姆定律的微分形式及基尔霍夫定律

-电流微观图像和暂态过程

--电流微观图像

--电容器的充放电(暂态过程)*

-WEEK4--电流微观图像和暂态过程

-本周作业

--week4--本周作业

-week4课件

WEEK5

-洛仑兹力、磁感应强度

--电流磁效应

--磁场和磁感应强度

-WEEK5--洛仑兹力、磁感应强度

-毕-萨-拉定律、磁场叠加原理和磁场高斯定理

--毕-萨-拉定律

--毕-萨-拉定律(续)

--磁场高斯定律

-WEEK5--毕-萨-拉定律、磁场叠加原理和磁场高斯定理

-静磁场环路定理

--安培环路定理及其应用

--安培环路定理及其应用(续1)

--安培环路定理及其应用(续2)

-WEEK5--静磁场环路定理

-安培力和霍尔效应

--带电粒子在磁场中的运动

--霍尔效应

--安培力

-WEEK5--安培力和霍尔效应

-WEEK5--本周作业

-week5课件

WEEK6

-载流线圈在均匀磁场中受的磁力矩、磁矩

--载流线圈在均匀磁场中受的磁力矩

-WEEK6--载流线圈在均匀磁场中受的磁力矩、磁矩

-磁介质对磁场的影响和原子磁矩

--磁场中的磁介质

--原子的磁矩

-WEEK6--磁介质对磁场的影响和原子磁矩

-磁化强度矢量、磁化电流和磁场强度H及其环路定理

--磁介质的磁化

--磁化电流

--有磁介质时磁化的规律

-WEEK6--磁化强度矢量、磁化电流和磁场强度H及其环路定理

-WEEK6--本周作业

-week6课件

WEEK7

-铁磁介质和简单磁路

--磁场的界面关系

--铁磁性材料

-WEEK7--铁磁介质和简单磁路

-法拉第电磁感应定律

--法拉第电磁感应定律

--电磁感应定律和磁通连续定理的普适性

-WEEK7--法拉第电磁感应定律

-动生电动势和感生电动势、感生电场和涡流

--动生电动势

--感生电动势和感生电场

--涡电流

-WEEK7--动生电动势和感生电动势、感生电场和涡流

-自感和互感

--自感

--互感

-WEEK7--自感和互感

-WEEK7--本周作业

-week7课件

WEEK8

-暂态过程和磁场能量

--RL电路的暂态过程

--磁场的能量

-磁场和电场的相对性

--电场和磁场的相对性

-位移电流和麦克斯韦方程组

--麦克斯韦方程组和电磁波

--麦克斯韦方程组

-WEEK8--位移电流和麦克斯韦方程组

-电磁波、坡因廷矢量和光压

--电磁波

--坡印廷矢量

--电磁波的动量

--光压——辐射压强

-本周作业

--week8--本周作业

-week8课件

WEEK9

-波动光学—引言

--波动光学——引言

-WEEK9--波动光学—引言

-杨氏双缝干涉、相干光

--光的干涉

--双缝干涉

-WEEK9--杨氏双缝干涉、相干光

-光源及发光性质

--光源的发光特性

--时间相干性

--空间相干性

-WEEK9--光源及发光性质

-光程、等倾和等厚干涉

--光程

--薄膜干涉(一)

--薄膜干涉(二)

-WEEK9--光程、等倾和等厚干涉

-迈克耳逊干涉仪

--迈克耳逊干涉仪

-WEEK9--本周作业

-week9课件

WEEK10

-衍射现象、单缝夫琅禾费衍射

--惠更斯原理

--单缝夫琅禾费衍射

--单缝夫琅禾费衍射(续)

-WEEK10--衍射现象、单缝夫琅禾费衍射

-光栅衍射

--光栅衍射

--光栅衍射(续)

-WEEK10--光栅衍射

-光学仪器分辨本领

--光学仪器的分辨本领

--光学仪器的分辨本领(续)

-WEEK10--光学仪器分辨本领

-X射线晶体衍射

--X射线的衍射

-WEEK10--X射线晶体衍射

-WEEK10--本周作业

-week10课件

WEEK11

-光的偏振状态和偏振片

--光的偏振状态

--光的偏振状态(续)

--起偏和检偏

-WEEK11--光的偏振状态和偏振片

-反射和折射光偏振

--反射和折射及散射光的偏振

-WEEK11--反射和折射光偏振

-晶体双折射、波片

--双折射

--双折射(续)

--波片

-WEEK11--晶体双折射、波片

-偏振光干涉、人工双折射和旋光

--偏振光的干涉

--人工双折射

--旋光现象

-WEEK11--偏振光干涉、人工双折射和旋光

-量子物理诞生和黑体辐射

--量子物理

--黑体辐射

-WEEK11--量子物理诞生和黑体辐射

-WEEK11--本周作业

-week11课件

WEEK12

-光电效应、光子和康普顿效应

--光电效应

--光子

--光子(续)

--光子(续2)

--康普顿效应

-WEEK12--光电效应、光子和康普顿效应

-物质波、波函数和概率密度

--物质波

--波函数

--波函数(续)

-WEEK12--物质波、波函数和概率密度

-不确定性关系

--不确定关系

-WEEK12--不确定性关系

-薛定谔方程

--薛定谔方程

-WEEK12--薛定谔方程

-一维无限深势阱

--一维无限深势阱

-WEEK12--一维无限深势阱

-WEEK12--本周作业

-week12课件

WEEK13

-一维问题

--一维谐振子

--势垒穿透

--扫描隧道显微镜

-WEEK13--一维问题

-氢原子能级和角动量

--原子中的电子

--玻尔理论发展的基础

--氢原子的量子力学处理

--能量量子化

-WEEK13--氢原子能级和角动量

-电子自旋、费米子和泡利不相容原理

--电子自旋与自旋轨道耦合

--碱金属原子光谱的双线

--微观粒子的不可分辨性

--各种原子核外电子排布

-WEEK13--电子自旋、费米子和泡利不相容原理

-WEEK13--本周作业

-week13

WEEK14

-X射线、激光、分子光谱简介

--video

--Video

--分子光谱简介

--激光

--光学谐振腔

-WEEK14--X射线、激光、分子光谱简介

-固体电子气模型和量子统计

--固体

--自由电子气体模型

--量子统计

-WEEK14--固体电子气模型和量子统计

-能带模型

--能带

-能带模型--作业

-本周作业

--WEEK14--本周作业

-week14

WEEK15

-半导体和PN结

--Video

--Video

-WEEK15--半导体和PN结

-原子核性质、核磁共振

--Video

--Video

--Video

-WEEK15--原子核性质、核磁共振

-放射性和衰变规律

--Video

--α衰变

--穆斯堡尔效应

--β衰变

-WEEK15--放射性和衰变规律

-结合能、核力

--核的结合能

--核力

-WEEK15--结合能、核力

-粒子物理简介

--基本粒子

-WEEK15--粒子物理简介

-本周作业

--WEEK15--本周作业

-week15课件

期末考试

-期末考试--期末考试题Part1

-期末考试--期末考试Part2

-期末考试--期末考试Part3

碱金属原子光谱的双线笔记与讨论

也许你还感兴趣的课程:

© 柠檬大学-慕课导航 课程版权归原始院校所有,
本网站仅通过互联网进行慕课课程索引,不提供在线课程学习和视频,请同学们点击报名到课程提供网站进行学习。