第六章在磁場中的原子小結(jié)課件

第六章在磁場中的原子小結(jié)§6.1原子的磁矩§6.2外磁場對(duì)原子的作用§6.3S-G實(shí)驗(yàn)§6.4順磁共振§6.5塞曼（Zeeman）效應(yīng)§6.6抗磁性、順磁性和鐵磁性第六章在磁場中的原子小結(jié)§6.1原子§6.1原子的磁矩

1.單電子原子的總磁矩電子的總磁矩旋進(jìn)§6.1原子的磁矩1.單電子原子的總磁矩電第六章在磁場中的原子小結(jié)ppt課件

2.具有二個(gè)或二個(gè)以上電子的原子的磁矩

對(duì)于多電子情況，L-S耦合可以記為：

而j-j耦合可以記為：2.具有二個(gè)或二個(gè)以上電子的原子的磁矩L-S耦合與單電子情況類似L-S耦合與單電子情況類似j-j耦合例如，有兩個(gè)電子情況時(shí)有兩個(gè)以上電子時(shí)，分兩種情況考慮。j-j耦合例如，有兩個(gè)電子情況時(shí)有兩個(gè)以上電子時(shí)，分兩種情況§6.2外磁場對(duì)原子的作用

拉莫爾旋進(jìn)附加能量S-G1.拉莫爾旋進(jìn)§6.2外磁場對(duì)原子的作用拉莫爾旋進(jìn)附加能量S-G1.拉2.原子受磁場作用的附加能量2.原子受磁場作用的附加能量§6.3S-G實(shí)驗(yàn)§6.3S-G實(shí)驗(yàn)第六章在磁場中的原子小結(jié)ppt課件第六章在磁場中的原子小結(jié)ppt課件§6.4順磁共振(EPR)電子自旋共振(ESR)

具有磁矩的原子稱為順磁原子。順磁原子受到外加交變磁場作用而劇烈吸收能量的現(xiàn)象叫順磁共振。當(dāng)二鄰近能級(jí)的間隔（

也就是MJ和MJ+1或MJ

-1兩能級(jí)的能量差）等于外加交變磁場（垂直，頻率為ν）所對(duì)應(yīng)的能量hν時(shí)，也就是此時(shí)，外加交變磁場的能量會(huì)被原子劇烈吸收，即二鄰近能級(jí)間有躍遷，可用儀器測量。§6.4順磁共振(EPR)電子自旋共振(ESR)§6.5塞曼（Zeeman）效應(yīng)1.塞曼效應(yīng)的觀察

§6.5塞曼（Zeeman）效應(yīng)1.塞曼效應(yīng)的觀察①鎘的6438.47?紅色譜線的塞曼效應(yīng)：②鈉的5895.93?和5889.96?黃色譜線的塞曼效應(yīng)①鎘的6438.47?紅色譜線的塞曼效應(yīng)：②鈉的58952.正常塞曼效應(yīng)（S=0）當(dāng)體系的自旋為零（S=0）時(shí)，g2=g1=12.正常塞曼效應(yīng)（S=0）當(dāng)體系的自旋為零（S=0）時(shí)，g第六章在磁場中的原子小結(jié)ppt課件鎘6438.47?紅色譜線的塞曼效應(yīng)鎘6438.47?紅色譜線的塞曼效應(yīng)3.塞曼譜線的偏振特性3.塞曼譜線的偏振特性4.反常塞曼效應(yīng)（S≠0）4.反常塞曼效應(yīng)（S≠0）

著名的黃色雙線是2P1/2,3/2→2S1/2（體系的自旋不為零（S=1/2≠0））之間躍遷的結(jié)果，有關(guān)的原子態(tài)及相應(yīng)的g因子和數(shù)值已在前面算出，分裂譜線相應(yīng)的能量為著名的黃色雙線是2P1/2,3/2→2S1/3S3P不考慮自旋考慮自旋2S1/22P1/22P3/21/21/3-1/2-1/31/21-1/2-1Mg-1/2-2/3M3/26/31/22/3-3/2-6/3在磁場中

589658905896589058933S3P不考慮自旋考慮自旋2S1/22P1/22P3/21/5.格羅春圖

5.格羅春圖6.Paschen-Back效應(yīng)（強(qiáng)磁場）

6.Paschen-Back效應(yīng)（強(qiáng)磁場）強(qiáng)磁場時(shí)，Na原子能級(jí)發(fā)生分裂強(qiáng)磁場時(shí)，Na原子能級(jí)發(fā)生分裂6-1已知釩原子的基態(tài)是4F3/2。（1）問釩原子束在不均勻橫向磁場中將分裂為幾束？（2）求基態(tài)釩原子的有效磁矩。解:

（1）基態(tài)釩原子束在不均勻橫向磁場中將分裂為2J+1=4束。6-1已知釩原子的基態(tài)是4F3/2。（1）問釩原子束在不均（2）（2）6-2

已知He原子1P1→1S0躍遷的光譜線在磁場中分裂為三條光譜線，其間距（波數(shù)差）為0.467cm-1，試計(jì)算所用磁場的感應(yīng)強(qiáng)度。

解:當(dāng)體系的自旋為零（S=0）時(shí)，g2=g1=16-2已知He原子1P1→1S0躍遷的光譜線在磁場中分裂第六章在磁場中的原子小結(jié)ppt課件6-3

Li原子漫線系的一條譜線（32D3/2→22P1/2）在弱磁場中將分裂成多少條譜線？試作出相應(yīng)的能級(jí)躍遷圖。

解:6-3Li原子漫線系的一條譜線（32D3/2→22P1/2D3/22P1/2無磁場有磁場-3/2-1/2M3/21/2

1/2-1/2

2D3/22P1/2無磁場有磁場-3/2-1/2M3/26-4

在平行于磁場方向觀察到某光譜線的正常塞曼效應(yīng)分裂的兩譜線間波長差是0.40?

。所用的磁場的B是2.5T，試計(jì)算該譜線原來的波長。

解:S=0，g2=g1=16-4在平行于磁場方向觀察到某光譜線的正常塞曼效應(yīng)分裂的第六章在磁場中的原子小結(jié)ppt課件6-5氦原子光譜中波長為6678.1?（1s3d1D2→1s2p1P1）及7065.1?（1s3s3S1→1s2p3P0）的兩條譜線，在磁場中發(fā)生塞曼效應(yīng)時(shí)應(yīng)分裂成幾條？分別作出能級(jí)躍遷圖。問哪一個(gè)是正常塞曼效應(yīng)？哪個(gè)不是？為什么？解:6-5氦原子光譜中波長為6678.1?（1s3d1D2第六章在磁場中的原子小結(jié)ppt課件第六章在磁場中的原子小結(jié)ppt課件6-6Na原子（32P1/2→32S1/2）躍遷的光譜線波長為5896?

，在B=2.5T磁場中發(fā)生塞曼分裂。問從垂直于磁場方向觀察，其分裂為多少條光譜線？其中波長最長和最短的兩條光譜線的波長各為多少?

？

解:6-6Na原子（32P1/2→32S1/2）躍遷的光譜線波第六章在磁場中的原子小結(jié)ppt課件6-7Na原子（3P→3S）躍遷的精細(xì)結(jié)構(gòu)為兩條，波長分別為5895.93?和5889.96?。試求出原能級(jí)2P3/2在磁場中分裂后的最低能級(jí)與2P1/2分裂后的最高能級(jí)相并合時(shí)所需要的磁感應(yīng)強(qiáng)度Ｂ。解:6-7Na原子（3P→3S）躍遷的精細(xì)結(jié)構(gòu)為兩條，波長分別第六章在磁場中的原子小結(jié)ppt課件第六章在磁場中的原子小結(jié)ppt課件6-8已知鐵（5D）的原子束在橫向不均勻磁場中分裂為9束。問鐵原子的J值多大？其有效磁矩μJ多大？如果已知上述鐵原子的速度v=103m/s，鐵的原子量為55.85，磁極范圍L1=0.03m，磁鐵到屏的距離L2=0.1m，磁場中橫向的磁感應(yīng)強(qiáng)度的不均勻度dB/dz=103T/m，試求屏上偏離最遠(yuǎn)的兩束之間的距離d。解:6-8已知鐵（5D）的原子束在橫向不均勻磁場中分裂為9束。已知鐵（5D）的原子束在橫向不均勻磁場中分裂為9束，所以鐵原子的J=4，另外S=2和L=2，因此g=3/2，(Mg)max=6。1.磁極縱向范圍內(nèi)已知鐵（5D）的原子束在橫向不均勻磁場中分裂2.從磁極到屏之間2.從磁極到屏之間第六章在磁場中的原子小結(jié)ppt課件6-9鉈原子氣體在（2P1/2）狀態(tài)。當(dāng)磁鐵調(diào)到B=0.2特斯拉時(shí)，觀察到順磁共振現(xiàn)象。問微波發(fā)生器的頻率多大？解:當(dāng)二鄰近能級(jí)的間隔等于外加交變磁場所對(duì)應(yīng)的能量hν（ν為微波頻率）時(shí)，觀察到