1、Atomic PhysicsJing ShiweiNortheast Normal University2013.6Lecture Guidelines Attend all lectures and tutorials. Be seated before the lecture starts. Absolutely NO mobile phone during lecture and tutorials. No food in LT. Any activity that affects learning of other students is prohibited. 第四章 多電子原子：泡

2、利原理 1.氦的光譜和能級 2.兩個電子的耦合 3.泡利不相容原理 4.元素周期表 5.磁場中的原子 1.氦的光譜和能級2.兩個電子的耦合3.泡利不相容原理4.元素周期表5.磁場中的原子小結(jié) 值得重申：原子物理課程的目的之一是一步一步看出經(jīng)典物理在微觀領(lǐng)域內(nèi)的失效，看到量子物理誕生的必然性；原子物理不是量子力學(xué)，不求嚴(yán)格地解一些問題，它的重點(diǎn)之一是定性地說明物理本質(zhì)。1.1.一窄束能量均勻的質(zhì)子垂直打在厚度為一窄束能量均勻的質(zhì)子垂直打在厚度為4 4 m m的的金箔上，這時以散射角金箔上，這時以散射角 6060 散射的相對質(zhì)子散射的相對質(zhì)子數(shù)（散射質(zhì)子數(shù)與入射質(zhì)子之比）為數(shù)（散射質(zhì)子數(shù)與入射質(zhì)子

3、之比）為 =1.35=1.35 1010-3-3， 已知已知A AAuAu=197, Z=197, ZAuAu=79, =79, AuAu=18.88g/cm=18.88g/cm3 3, ,1)1)試計算試計算 =60=60 時金原子核的微分散射截面時金原子核的微分散射截面d d ( ( )/d)/d ； 2)2)入射質(zhì)子的動能；入射質(zhì)子的動能； 3)3) =60=60 時的碰撞參數(shù)時的碰撞參數(shù)b.b. 2.2.一價氦離子一價氦離子HeHe+ +從基態(tài)被激發(fā)到從基態(tài)被激發(fā)到n=3n=3態(tài)，根據(jù)態(tài)，根據(jù)玻爾模型計算：玻爾模型計算：1 1）原子吸收的能量；）原子吸收的能量；2 2）原）原子返回基態(tài)

4、時可能發(fā)射的各種光子的波長。子返回基態(tài)時可能發(fā)射的各種光子的波長。（里德堡常數(shù)（里德堡常數(shù)R=1.097R=1.097 10107 7m m-1-1）3.3.計算計算H H原子的原子的2p2p態(tài)電子在質(zhì)子處產(chǎn)生的磁場態(tài)電子在質(zhì)子處產(chǎn)生的磁場（根據(jù)玻爾模型作估計）（根據(jù)玻爾模型作估計）. .4.Li4.Li原子的光譜主線系可用下式表示原子的光譜主線系可用下式表示: : 已知鋰原子電離成已知鋰原子電離成LiLi3+3+離子需要離子需要203.44eV203.44eV的功，的功，問如把問如把LiLi+ +電離成電離成LiLi2+2+離子，需要多少功？離子，需要多少功？5.1 5.1 原子的兩個電子處

5、在原子的兩個電子處在2p3d2p3d電子組態(tài)。問可能組電子組態(tài)。問可能組成哪幾種原子態(tài)成哪幾種原子態(tài)? ?用原子態(tài)的符號表示之。已知電子用原子態(tài)的符號表示之。已知電子間是間是LSLS耦合。耦合。 5.25.2已知已知HeHe原子的兩個電子被分別激發(fā)到原子的兩個電子被分別激發(fā)到2p2p和和3d3d軌軌道，其所構(gòu)成的原子態(tài)為道，其所構(gòu)成的原子態(tài)為3 3D D，問這兩電子的軌道角，問這兩電子的軌道角動量動量p pl1l1與與p pl2l2之間的夾角，自旋角動量之間的夾角，自旋角動量p ps1s1與與p ps2s2 之間之間的夾角分別為多少？的夾角分別為多少？5.3 5.3 鋅原子（鋅原子（Z=30Z

6、=30）的最外層電子有兩個，基態(tài)時的組態(tài)是）的最外層電子有兩個，基態(tài)時的組態(tài)是4s4s4s4s。當(dāng)其中有一個被激發(fā)，考慮兩種情況：（。當(dāng)其中有一個被激發(fā)，考慮兩種情況：（1 1）那電子）那電子被激發(fā)到被激發(fā)到5s5s態(tài)；（態(tài)；（2 2）它被激發(fā)到）它被激發(fā)到4p4p態(tài)。試求出態(tài)。試求出LSLS耦合情況耦合情況下這兩種電子組態(tài)分別組成的原子狀態(tài)。畫出相應(yīng)的能級圖下這兩種電子組態(tài)分別組成的原子狀態(tài)。畫出相應(yīng)的能級圖。從（。從（1 1）和（）和（2 2）情況形成的激發(fā)態(tài)向低能級躍遷分別發(fā)生）情況形成的激發(fā)態(tài)向低能級躍遷分別發(fā)生幾種光譜躍遷？幾種光譜躍遷？5.4 5.4 試以兩個價電子試以兩個價電子l

7、 l1 1=2=2和和l l2 2=3=3為例說明為例說明, ,不論是不論是LSLS耦合還是耦合還是jjjj耦合都給出同樣數(shù)目的可能狀態(tài)耦合都給出同樣數(shù)目的可能狀態(tài). .5.55.5利用利用LSLS耦合、泡利原理和洪特定則來確定碳耦合、泡利原理和洪特定則來確定碳Z=6Z=6、氮、氮Z=7Z=7的原子基態(tài)。的原子基態(tài)。5.6 5.6 已知氦原子的一個電子被激發(fā)到已知氦原子的一個電子被激發(fā)到2p2p軌道，而另軌道，而另一個電子還在一個電子還在1s1s軌道。試作出能級躍遷圖來說明可軌道。試作出能級躍遷圖來說明可能出現(xiàn)哪些光譜線躍遷？能出現(xiàn)哪些光譜線躍遷？5.7 Ca5.7 Ca原子的能級是單層和三重

8、結(jié)構(gòu)，三重結(jié)構(gòu)中原子的能級是單層和三重結(jié)構(gòu)，三重結(jié)構(gòu)中J J大的能級高。其銳線系的三重線的頻率大的能級高。其銳線系的三重線的頻率 ，其頻，其頻率間隔為。試求其頻率間隔比值率間隔為。試求其頻率間隔比值 。5.8 Pb5.8 Pb原子基態(tài)的兩個價電子都在原子基態(tài)的兩個價電子都在6p6p軌道。若其中軌道。若其中一個價電子被激發(fā)到一個價電子被激發(fā)到7s7s軌道，而其價電子間相互作軌道，而其價電子間相互作用屬于用屬于jjjj耦合。問此時耦合。問此時PbPb原子可能有哪些狀態(tài)？原子可能有哪些狀態(tài)？第六章 磁場中的原子6.1 6.1 已知釩原子的基態(tài)是已知釩原子的基態(tài)是4 4F F3/23/2。（。（1 1）問釩原子束在）問釩原子束在不均勻橫向磁場中將分裂為幾束？（不均勻橫向磁場中將分裂為幾束？（2 2）求基態(tài)釩原）求基態(tài)釩原子的有效磁矩。子的有效磁矩。6.2 6