原子的精细结构

n主量子数
l轨道角量子数
L电子轨道角动量
2s+1自旋多重度
j电子的总角动量
m=J,J-1,...1-J,J磁量子数

* 光谱的精细结构
* 原子光谱中每条谱线都是由多条谱线组成的
* 量子表达式
* 角动量是量子化的
* 表示轨道角量子数
* 磁矩
* 磁矩在z方向上的投影
* 磁量子数
* 玻尔磁子
* 磁相互作用比电相互作用小两个数量级
* 角动量取向量子化
* 施特恩-盖拉赫实验
* Stern 和 Gerlach 在1921年从实验中直接观察到了原子在外磁场中的取向量子化
* 实验证实了：
* 原子在磁场中的空间量子化理论表明  轨道角量子数一定时，有2m+1个取向，因此一定为一个奇数。
* 实验中观察到奇数取向的例子
* 基态氧原子
* Zn,Ge,Hg,Sn
* 实验中观察到偶数取向的例子
* 氢原子
* Li,Na,Ka,Cu,Ag,Au
* 电子自旋的假设
* Uhlenbenck 和 Goudsmit 在1925年提出的电子自旋假设
* 电子的自旋角动量S是电子的属性之一，也被称为电子的固有矩
* 自旋量子数s
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* 按照轨道角动量取向的考量，自旋角动量的取向也应该有2s+1个但这与碱金属的能级是双层的，所以自旋取向也只有两个,2s+1=2,s=0.5
* 在z方向的分量只有两个
* 洛伦兹的质疑
*
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* 总角动量
* j表示总角动量量子数
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* 自旋角动量应绕  轨道运动产生的磁场  进动
* 轨道角动量应绕  自旋运动产生的磁场  进动
* 无外磁场存在时，总角动量应该守恒，自旋角动量与轨道角动量应绕总角动量进动
* 上三者将造成能级的精细分裂
* 朗德g因子
* 单电子原子的总磁矩
* 电子做轨道运动时伴有轨道磁矩
*
* 只考虑轨道角动量时
* 电子的自旋磁矩
*
* 只考虑自旋角动量时
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* 原子态​​​​​​​
*
Sl=0

P

l=1

Dl=2
Fl=3

*  塞曼效应
* 将光源放入磁场中，一条谱线会分裂成几条
* 谱线的分裂表明能级的分裂
* 正常塞曼效应
* 单态谱线在外磁场中的分裂
* 反常塞曼效应
* 非单态谱线在外磁场中的分裂
* 帕邢-贝克效应
* 足够强的外磁场中，自旋与轨道的耦合被破坏
*

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