第五章 多电子原子,[教学内容] §5.1 氦及周期系第二族元素的光谱和能级． §5.2 具有两个价电子的原子态． §5.3 泡利原理和同科电子． §5.4 复杂原子光谱的一般规律． §5.5 辐射跃迁的普用选择定则． §5.6 原子的激发和辐射跃迁的一个实例--氦氖激光器． [教学重点] L-S 耦合;多电子原子的光谱；能级图和原子态． 泡利原理和同科电子原子态的确定；辐射跃迁的普用选择定则． [教学难点] L-S 耦合; 多电子原子基态的确定和能级高低的判别． 泡利原理和同科电子原子态的确定．,若核(实)外有两个电子，由两个价电子跃迁而形成的光谱如何？能级如何？原子态如何？,He：Z=2 Be：Z=4=212+2 Mg：Z=12=2(12+22)+2 Ca：Z=20=2(12+22+22)+2 Sr：Z=38=2(12+22+32+22)+2 Ba：Z=56=2(12+22+32+32+22)+2 Ra：Z=88=2(12+22+32+42+32+22)+2,复习:,H原子：,类H离子：,碱金属原子：,§5.1 He原子的光谱和能级,,一、光谱,分成主线系、第一辅线系、第二辅线系等，每个线系有两套谱线。
二、能级,He原子的能级也分为两套，一套是单层的，一套是三层的主线系： 三个成份 第一辅线系： 六个成份 第二辅线系： 三个成份 基线系： 六个成份,1．单层能级之间跃迁产生一组谱线,主线系：,第一辅线系：,第二辅线系：,基线系：,2．三层能级之间的跃迁产生一组复杂结构的谱线,一般来说， 、 比较弱，可以忽略3．一两套能级之间不产生跃迁,§5.2 角动量耦合和对He光谱的解释,一、不同电子组态,二、一种电子组态构成不同原子态,,四种运动之间有 六种相互作用：,,,,,L-S耦合,当 时， 共 个,1、L-S耦合,,,,,,,,,,,当 时， 共 个,,,,,,例3：原子中有两个电子，当它们处于3p4d态时，原子有哪些可能的状态洪特定则：从同一电子组态形成的级中（1）重数最高即S值最大的能级位置最低 （2）重数相同即具有相同S值的能级中，那具有最大L值的位置最低,朗德间隔定则：能级的二相邻间隔同有关的二J值中较大那一值成正比,当 、 、 时，,二、j-j耦合,,,,,,,,例4：利用j-j耦合，求3p4d态的原子态。
解： 仍有12个态，且 值相同一般的原子态表示为：,,三、电子组态和原子态,电子组态：( ) 如：,原子态：( ),,,,由元素组态的能级实际情况可判断原子态属哪种耦合 JJ耦合一般出现在某些高激发态和较重的原子中,四、He原子能级的形成,1．能级分为两套：,2．L-S耦合的辐射跃迁选择定则：,除外),3．光谱分为两套,跃迁只能发生在不同宇称的状态间.,j j耦合:,§5.3 泡利不相容原理,一、在一个原子中，不可能有两个或两个以上的电子具有完全相同的状态(完全相同的四个量子数)二、确定电子状态的量子数,1．主量子数n-确定原子中电子在核外空间运动轨道的大小和能量的高低一般说来，n大，能量高，轨道半径大2．轨道角量子数l l决定电子轨道的形状和角动量的大小，同时也与能量有关. n相同时，l大，能量高3．轨道磁量子数 表示轨道角动量在外场方向的投影：,4．自旋磁量子数 表示自旋角动量在外场方向的投影： ，共2个n，l， ， ),三、各壳层所能容纳的最大电子数 1．n、l相同的次壳层： 2．n相同的主壳层：,§5.4 元素周期表,一．元素周期表,将元素按核电荷数的大小排列起来，其物理、化学性质将出现明显的周期性。
同族元素的性质基本相同玻尔：原子内的电子按一定的壳层排列，每一壳层内的电子都有相同的主量子数，每一个新的周期是从电子填充新的主壳层开始，元素的物理、化学性质取决于原子最外层的电子即价电子的数目二．电子填充壳层结构的原则,1．泡利不相容原理：在一个原子中，不可能有两个或两个以上的电子具有完全相同的状态(完全相同的四个量子数)n、l相同的次壳层： n相同的主壳层：,2．能量最小原理：电子按能量由低到高的次序填充各壳层,3．原子实的贯穿和原子实极化对能级的影响,三．各元素的原子壳层结构 1．第一周期：从n=1的K壳层填起 2．第二周期：从n=2的L壳层填起 3．第三周期：从n=3的M壳层填起。