光谱技术 光学基础和测试技术 牛顿1704年:若要了解物质内部 的情况,只要看其光谱
光谱技术 光学基础和测试技术 牛顿1704年:若要了解物质内部 的情况,只要看其光谱
、原子能级与原子光谱
一、原子能级与原子光谱
原子能级的量子数 主量子数η:表示电子离核的远近程度或电子层数,是决定 电子能量的主要参数。n=1,2,3..,用K,L,M.表示 角量子数l:表示电子的亚层能级,描述电子轨道。l=0 1,用s,p,d,表示 磁量子数m:决定电子轨道在空间的方向,m=±1,±2, ±,共(2H+1)个,表示简并度; 自旋量子数m:;取+1/2和-1/2,分别表示二种自旋方向
原子能级的量子数 1. 主量子数n：表示电子离核的远近程度或电子层数，是决定 电子能量的主要参数。n=1, 2, 3…，用K, L, M…表示； 2. 角量子数l：表示电子的亚层能级，描述电子轨道。l=0, 1, 2, …, n-1，用s, p, d, f表示； 3. 磁量子数m：决定电子轨道在空间的方向，m=±1, ±2, …, ±l，共(2l+1)个，表示简并度； 4. 自旋量子数ms：取+1/2和- 1/2，分别表示二种自旋方向
原子能级的量子数 原子外层有多个电子时,原子能级用总角量子数L、总自旋 量子数S、内量子数J描述 总角量子数L=Σl:外层价电子角量子数的矢量和。如二个价 电子,L=1-2…,1+2,共2L+1个; 总自旋量子数S=∑m、:外层价电子自旋量子数的矢量和 S=0,±1,±2,…,±S,共2S+1个;L与S相互作用是原子谱 线产生多重线的原因,用M2S+1 3.内量子数J:取决于总角量子数L和总自旋量子数S的矢量和, J=L+S,…,L-S|。J值称光谱支项
原子能级的量子数 ➢ 原子外层有多个电子时，原子能级用总角量子数L、总自旋 量子数S、内量子数J描述： 1. 总角量子数L=Σl：外层价电子角量子数的矢量和。如二个价 电子，L=|l1 -l2 |, …, |l1+l2 |，共2L+1个； 2. 总自旋量子数S=Σms ：外层价电子自旋量子数的矢量和。 S=0, ±1, ±2, …, ±S，共2S+1个；L与S相互作用是原子谱 线产生多重线的原因，用M=2S+1。 3. 内量子数J：取决于总角量子数L和总自旋量子数S的矢量和， J= L+S, …, | L-S |。J值称光谱支项
原子能级举例 >钠原子外层有1个电子:S=1/2,M=2S+1=2,出现双重线; 碱土金属外层2个价电子:电子自旋方向相同时,S=1, =2S+1=3,产生三重线;电子自旋方向相反时,S=0, M=2S+1=1,产生单重线;
原子能级举例 ➢ 钠原子外层有1个电子：S=1/2，M=2S+1=2，出现双重线； ➢ 碱土金属外层2个价电子：电子自旋方向相同时， S=1， M=2S+1=3，产生三重线；电子自旋方向相反时， S=0， M=2S+1=1，产生单重线；
原子核外电子排布规律 保里 Pauli不相容原理:一个原子中不可能有电子层、 电子亚层、电子云伸展方向和自旋方向完全相同的两 个电子。 能量最低原理:在不违反保里原理的条件下,电子优 先占据能量较低的原子轨道,使整个原子体系能量处 于最低,这样的状态是原子的基态。 Hund规则:在等价轨道(指相同电子层、电子亚层上 的各个轨道)上排布的电子将尽可能分占不同的轨道, 且自旋方向相同。包含在能量最低原理中
原子核外电子排布规律 ➢ 保里Pauli不相容原理：一个原子中不可能有电子层、 电子亚层、电子云伸展方向和自旋方向完全相同的两 个电子。 ➢ 能量最低原理：在不违反保里原理的条件下，电子优 先占据能量较低的原子轨道，使整个原子体系能量处 于最低，这样的状态是原子的基态。 ➢ Hund规则：在等价轨道（指相同电子层、电子亚层上 的各个轨道）上排布的电子将尽可能分占不同的轨道， 且自旋方向相同。包含在能量最低原理中
原子能级跃迁选择规则 原子的能级用光谱项表示:n2S+1L 主量子数n的变化:整数和0 角量子数L的变化:±1; 内量子数/的变化:0,±1;当J=0时,只允许±1; 自旋量子数S的变化:0;不同多重性之间的跃迁被禁
原子能级跃迁选择规则 ➢ 原子的能级用光谱项表示：n 2S+1LJ ➢ 主量子数n的变化 ：整数和0； ➢ 角量子数L的变化：±1； ➢ 内量子数J的变化：0, ±1；当J=0时，只允许±1； ➢ 自旋量子数S的变化：0；不同多重性之间的跃迁被禁 止
钠原子基态和第一激发态能级 钠原子基态:(1s)2(2s2(2p)5(3s);n=3,L=k=0,S=1/2, (2S+1)=2,J=1/2。光谱项:32S12 钠原子第一激发态:(1s)(2s)2(2p)(3p);n=3,L==1, S-1/2,(2S+1)=2,J1/2和3/2。光谱项:32P1n和32P32 钠原子第一激发态向基态跃迁的发射光谱:32P1a 32S12和32P32→323S12对应的波长5896mm和5890nm。 问题:用光栅光谱仪的一级光谱中观察钠双黄线,需要 多少条狭缝?
钠原子基态和第一激发态能级 ➢ 钠原子基态： (1s)2 (2s)2 (2p)6 (3s)1 ；n=3, L=l=0, S=1/2, (2S+1)=2, J=1/2。光谱项：3 2S1/2 ➢ 钠原子第一激发态： (1s)2 (2s)2 (2p)6 (3p)1 ；n=3, L=l=1, S=1/2, (2S+1)=2, J=1/2和3/2。光谱项： 3 2P1/2和3 2P3/2 ➢ 钠原子第一激发态向基态跃迁的发射光谱： 3 2P1/2→ 3 2S1/2和3 2P3/2→ 3 2S1/2对应的波长589.6nm和589.0nm。 ➢ 问题：用光栅光谱仪的一级光谱中观察钠双黄线，需要 多少条狭缝？
E/e aS 2P V/t P L=0 e 10000 15000 20000 钠原子能级图 1.0 35000 40000 N 钠的能级图
钠原子能级图
二、分子能级与分子光谱
二、分子能级与分子光谱