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10.3.2 碱金属原子的能级分裂和光谱的精细结构在线视频

10.3.2 碱金属原子的能级分裂和光谱的精细结构

下一节:*10.3.3氢原子光谱的精细结构,超精细结构和兰姆移动

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10.3.2 碱金属原子的能级分裂和光谱的精细结构课程教案、知识点、字幕

在这一节中

我们讨论碱金属原子的

能级分裂和光谱的精细结构

从前面的方程我们知道

在考虑了

电子自旋自由度以后

碱金属原子的能级

变得和三个量子数

n l j都有关系

那么能级只对总角动量的

投影量子数mj是简并的

所以简并度是2j+1

这些能量本征态

在光谱学上用记号n

大写的L右下标j来标记

例如

略去了主量子数n以后

我们可以用

S1/2 P1/2 P3/2 D3/2 D5/2 F5/2 F7/2

等等等来标记这些

能量本征态

所以原来不考虑

电子自旋时候的能级

E右下标n,l

现在分裂成为两个能级

分别对应着

总角动量的量子数

j取l+(1/2) 和j取l-(1/2)

两种情况

由于在原子中

价电子与原子实的电势能

V(r)总是小于0的

也就是价电子和原子实之间

总是吸引相互作用

那么

电势能对r的一阶导数

总是大于0的

所以

电子的自旋轨道耦合的系数

ξ(r)总是大于0的

这就导致了

j=l+(1/2) 的能级高于

j=l-(1/2)的能级

比如说3P3/2的能量高于

3P1/2的能量

而我们又发现

自旋轨道耦合

所导致的能级的分裂间距

随着原子序数

Z的增加而增加

以钠原子为例

钠原子的原子序数Z=11

它的3P3/2和3P1/2

能级间距已经比较明显了

电子分别从它们向

3S1/2能级跃迁时

就造成了Na的特征光谱

D黄线分裂为

D1和D2两条谱线

它们的波长分别对应着

λ1=589.5930nm和

λ2=588.9963nm

两者的差别

大约是平均波长的千分之一

这种分裂被称为

原子特征光谱的精细结构

而在事实上

各种原子的特征光谱

都普遍存在着精细结构

在精密光学技术

十分发达的今天

分辨这些精细结构

已经不再是什么

困难的事情了

量子力学(下)课程列表:

第八章 量子力学的矩阵形式

-8.1 量子态和力学量的表象和表象变换

--8.1.1 量子态的表象 态矢量

--8.1.2 算符的矩阵表示

--8.1.3 表象变换 量子力学的幺正不变性

-第八章 量子力学的矩阵形式--第一周作业

-8.2量子力学的矩阵形式

--8.2.1 离散表象中的量子力学诸方程

--8.2.2 离散表象中本证方程的解法

--8.2.3 算符矩阵的对角化

-8.3 狄拉克符号

--8.3.1 两种态矢量

--8.3.2 算符及其本征方程

--8.3.3 完备态矢量集合表象

-第八章 量子力学的矩阵形式--第二周作业

第九章 本征值问题的代数方法

-§ 9.1 线性谐振子的阶梯算符方法

--9.1.1 线性谐振子的代数解法 阶梯算符

--9.1.1 续

--9.1.2 坐标表象中的波函数

--*9.1.3 关于自然单位制

--*9.1.4 相干态和压缩态

--9.1.4 续

-第九章 本征值问题的代数方法--第3周作业

-§ 9.2 角动量的本征值和本征态

--9.2.1 角动量的一般定义

--9.2.2 角动量的阶梯算符

--9.2.3 $j^2$和$j_z$的本征值

--9.2.4 角动量的本征态

--*9.2.5 球谐函数的代数生成法

-§ 9.3 角动量的合成

--9.3.1 角动量合成的一般规则

--CG系数的确定

--第九章 本征值问题的代数方法--第4周作业

第十章 电子自旋

-§ 10.1 电子自旋及其描述

--10.1.1 电子自旋的发现

--10.1.2 电子自旋的描述 泡利矩阵

--10.1.3 泡利矩阵的主要性质

--10.1.4 二分量波函数 矩阵算符

-第十章 电子自旋--第五周作业

-§ 10.2 电子总角动量和自旋-轨道耦合

--10.2.1轨道角动量和自旋角动量的合成

--10.2.2 电子的自旋-轨道耦合

-§ 10.3 原子光谱的精细结构

--10.3.1 碱金属原子的哈密顿量

--10.3.2 碱金属原子的能级分裂和光谱的精细结构

--*10.3.3氢原子光谱的精细结构,超精细结构和兰姆移动

--第十章 电子自旋--第六周作业

-§ 10.4 塞曼效应

--10.4.1 有自旋的电子在电磁场中的哈密顿量

--10.4.2 正常塞曼效应

--*10.4.3 反常塞曼效应

--*10.4.4 自旋电子学简介

-§ 10.5 自旋纠缠态

--10.5.1 两个电子自旋的合成 单态和三重态

--*10.5.2 两个电子自旋纠缠态 贝尔基

-第十章 电子自旋--第七周的作业

第十一章 微扰论

-§ 11.1 束缚态微扰论I:非简并情形

--11.1.1 微扰论的基本构架

--11.1.2 一级微扰能和微扰波函数 微扰近似适用的条件

--11.1.3 二级微扰能

-§ 11.2 束缚态微扰论II:简并情形

--11.2.1 一级微扰能和零级波函数

--11.2.2 斯塔克效应

-第十一章 微扰论--第八周的作业

-§ 11.3 量子跃迁的微扰论

--11.3.1 哈密顿量与时间无关时含时薛定谔方程的一般解

--11.3.2 处理跃迁问题的微扰论方法

--11.3.3 简谐微扰和共振跃迁

--11.3.4 选择定则

--第十一章 微扰论--第九周的作业

-§ 11.4 光的辐射和吸收

--11.4.1 长波近似和电偶极跃迁

--11.4.2 电偶极跃迁的选择定则

--*11.4.3 对连续光谱的吸收系数

--*11.4.4 自发辐射的爱因斯坦理论

--第十一章 微扰论--第十周的作业

第十二章 散射理论

-§ 12.1 散射实验和散射截面

--12.1.1 散射截面的实验定义

--12.1.2 计算散射截面的方法 散射振幅

--*12.1.3 全同粒子的散射问题

-第十二章 散射理论--第11周的作业

-§ 12.2 中心势场中的分波法

--12.2.1 分波法的一般公式和适用范围

--12.2.1 续

--12.2.2 球方势垒的S波散射

--*12.2.3 球方试阱的共振散射

--第十二章 散射理论--第12周的作业

-§ 12.3 玻恩近似

--12.3.1 格林函数方法和李普曼-施温格方程

--12.3.2玻恩近似及其适用条件

--12.3.3 屏蔽库仑场的卢瑟福散射

--第十二章 散射理论--第13周的作业

第十三章 其它近似方法

-§ 13.1 里兹变分法

--13.1.1 变分原理

--13.1.2 里兹变分法 试探波函数

--13.1.3 类氦离子的试探波函数

--13.1.4 类氦离子的基态能量

-第十三章 其它近似方法--第十四周的作业

-*§ 13.2 玻恩-奥本海默近似

--13.2.1系统的快变自由度和缓变自由度 波恩-奥本海默近似

--*13.2.2 氢分子离子

--*13.2.3 氢分子 共价键

--第十三章 其它近似方法--第十五周的作业

-*§ 13.3 突变近似和绝热近似

--*13.3.1 突变近似

--*13.3.2 按瞬时本征态展开

--*13.3.3 绝热近似和它的适用条件

--*13.3.4 贝里相位 几何相位

10.3.2 碱金属原子的能级分裂和光谱的精细结构笔记与讨论

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