1、1.2原子能級和輻射躍遷1.2.1 原子能級、簡并度1. 原子中電子的狀態由下列四個量子數來確定：主量子數n：n1，2，3 大體上決定了電子能量, 代表電子運動區域的大小和它的總能量的主要部分輔量子數（角量子數）l:代表軌道的形狀和軌道角動量 l=0，1，2，3 s、p、d、f 來表示，通常稱 s電子、p電子。 對同一個 n n個不同的l n個不同的軌道角動量（但能量相同）磁量子數（軌道方向量子數）m l：ml=0，1，2， l 決定軌道角動量在某一特殊方向的分量。自旋磁量子數（自旋方向量子數）ms：ms= 1/2，決定電子自旋角動量在外磁場方向上的分量 電子自旋角動量大小： ， s為自旋量子

2、數S 在外磁場方向的投影： 自旋磁量子數 ms 取值個數為 2s +1= 2，則 s = 1/2 ，ms = 1/2 能級: 粒子的內部能量值 基態：最低能級狀態。 激發態：能量高于基態的其他狀態。E1基態E2E3En激發態2. 簡并，簡并態：（1）簡并 與同一能級對應的有兩個或以上的電子態。（2）簡并能級 兩個或兩個以上的不同運動狀態的電子可以具有相同的能級。（3）簡并度 同一能級所對應的不同電子運動狀態的數目氫原子1s,2p態的簡并度電子n=3態，有幾種簡并態?角動量32l+1電子218種簡并態， 1.2.2 原子狀態的標記1.泡利不相容原理 一個原子內不可能有兩個或兩個以上的電子具有完全

3、相同的狀態，或者 一個原子內不可能有四個量子數完全相同的電子，或者 不可能有兩個或兩個以上的電子處于同一個量子態。2能量最低原理電子優先占據最低能態電子填充各殼層的次序是：1s，2s，2p，3s，3p，4s，3d，4p，5s，4d，5p，6s3. 原子的電子組態符號相同 n, l 組成一個支殼層，對應于l = 0, 1, 2, 3,的各支殼層分別記做 s, p, d, f, g, h例: 鈉原子有11個核外電子,鈉原子基態的電子組態為 電子組態符號 原子實 價電子n3的激發態的鈉原子電子組態為:等等。4.原子態的標記由于原子中電子的軌道角動量與自旋角動量之間的相互作用,原子的同一電子組態可以形

4、成不同的原子組態。以兩個電子為例來說明：軌道運動： 自旋運動： 六種相互作用：在 LS耦合中，兩個軌道角動量合成一個總軌道角動量，其量子數為L 兩個自旋角動量合成一個總自旋角動量，其量子數為S, 總自旋角動量和總軌道角動量合成總角動量J，其量子數為： J=L+S ,L+S-1 L-S 。 S=s1 + s2 或 s1 - s2用 表示原子組態，L：S、P、D、F、G、H L=0,1,2,3,4.。例:氦原子的幾個不同電子組態的原子態(1):氦原子的1s1s電子組態(2):氦原子的1s2s電子組態(3):氦原子的1s2p電子組態氦原子部分能級圖20.55ev19.77ev5.輻射躍遷選擇定則(1

5、).躍遷只能發生在不同的宇稱態之間; (2). J=0 ,1 (00除外) 此外,在原子中,對LS耦合,還有附加的選擇定則: (3). L=0 ,1 (00除外) (4). S=0奇宇稱 原子中各電子的軌道輔量子數總和是奇數偶宇稱 原子中各電子的軌道輔量子數總和是偶數1.2.3 玻耳茲曼分布 1. 玻耳茲曼分布(熱平衡分布) 熱平衡狀態下, 處于某一能級Ei的粒子數密度ni(單位體積內的粒子數,常簡稱稱粒子數)為： 能級Em與En粒子數密度之比為:討論(設g m= g n) :(1)如果Em - En很小,且滿足E = Em - EnkT ,則(2) 設EmEn,一般有nmnn 熱平衡狀態下, 高能級上的粒子數密度總是較小。(3) 如果En為基能級，且Em距En較遠, 即 Em - En較大, 則nmnn 結論: 熱平衡狀態下, 絕大多數粒子處于基態 總結： 1.2.4 輻射躍遷和非輻射躍遷1.躍遷: 粒子由一個能級過渡到另一能級的過程2.輻射躍遷: 粒子發射或吸收光子的躍遷(滿足躍遷選擇定則)（1）發射躍遷: 粒子發射一能量為 = hv=E2E1的光子，而由高能級躍 遷至低能級;（2）吸收躍遷