高二物理競賽原子實的極化和貫穿課件

堿金屬原子是由原子實和價電子構(gòu)成的原子實=原子核+（Z-1）e原子實的極化和貫穿例題：已知鋰原子光譜共振線波長為λ＝6707?，輔線系系限波長為λ’＝

3519?，則鋰原子的電離電勢為多少?主線系：

2

S

n

P共振線：

2

S 2

P輔線系限：

2

P

∞Ip2P E2S

1 E21 2E

hc

,

E

hcI

p

E1

E2第二輔線系：

2

P

nS

第一輔線系：

2

P

nD

En322s 2p54

5s

5p

5d5f

5g4s 4p 4d 4f3s 3p 3dH2s2p3s3p3dn255s 5p 5d 5f 5g 44f4s 4p 4d3Li鋰原子的能級n≥2能級分裂大(？)1 1s對于同一主量子數(shù)n，為什么ns和np的能級分裂如此之大？內(nèi)層電子與原子核結(jié)合的較緊密，而價電子與核結(jié)合的很松，可以把內(nèi)層電子和原子核看作一個整體稱為原子實。堿金屬原子：帶一個正電荷的原子實+一個價電子價電子繞原子實運動，原子的化學(xué)性質(zhì)及光譜都決定于這個價電子。原子實模型價電子遠(yuǎn)離原子實價電子遠(yuǎn)離原子實運動相當(dāng)于價電子在n

很大的軌道上運動，價電子與原子實間的作用很弱，原子實電荷對稱分布，正負(fù)電荷中心重合在一起。有效電荷為+e，價電子好象處在一個單位正電荷的庫侖場中運動，與氫原子模型完全相似，所以光譜和能級與氫原子相同。有效核電荷Z

*

=1,-e+e-e(一)原子實的極化304

rE(r)

2

p 302ep4

rF(r)

V

(r)價電子電場——原子實極化（形成電偶極子）——價電子又受到電偶極子的電場的作用，引起能量的降低電偶極子延長線上的電場電子在該電場中受到的電場力電子在該電場中的電勢能32002epep4

r4

rV(r)

F(r)dr

dr

-e(一)原子實的極化角量子數(shù)l越小的軌道，離心率越大，原子實極化越強nn*2RE

RhcTn

n*2主量子數(shù)n越小的軌道，電子離原子實越近，原子實極化越強n

n*

l

n*

n*<n（二）軌道的貫穿貫穿：

Z*

>

1軌道貫穿（電子云的彌散）：對于那些偏心率很大的軌道，

接近原子實的那部分還可能穿入原子實發(fā)生軌道貫穿，這時Z*>1,從而使能量降低。軌道貫穿影響有效電荷數(shù)Z*不貫穿：

Z*＝1-e+Z*e-e-(Z-1)

e+Ze（二）軌道的貫穿Z

*2

RRRTn

n2 n2/

Z

*2 n*2

Z

*

1

n*

nn

n*

l

n*

nZ

*2

RhcRhcRhcn2n2/Z

*2n*2

-e+Z*e-e-(Z-1)

e+Ze主量子數(shù)n越小的軌道，E

電子離原子實越近，原子實極化越強角量子數(shù)l越小的軌道，離心率越大，原子實極化越強Z

*

:有效核電荷能量光譜項對能級產(chǎn)生影響的除了R

值，還有有效電荷數(shù)Z*，R

值與核的質(zhì)量有關(guān)，而原子實極化和軌道貫穿導(dǎo)致堿金屬和氫原子之間有效電荷Z*的差別。設(shè)價電子處于n

l

態(tài)Δl :量子數(shù)虧損n

n*

l

n*

與氫原子的差別能量由（n,

）兩個量子數(shù)決定，主量子數(shù)相同，角量子數(shù)不同的能級不相同。各能級均低于氫原子相應(yīng)能級。對同一n值，不同值的能級，值較大的能級與氫原子的差別較?。粚ν恢?，不同n值的能級，n值較大的能級與氫原子的差別較小。（3）n很大時，能級與氫的很接近，少數(shù)光譜線的波數(shù)幾乎與氫的相同。量子力學(xué)定量處理0Z*

e2V(r)

4πε

r00epZ

*e24

r

24

rV

(r)

R(n

)2T

(n