第四章氦原子和多电子原子 4.1氦原子的光谱和能级 4.2全同粒子和泡利不相容原理 4.3多电子原子的电子组态 4.4原子的壳层结构和元素周期表 4.5多电子原子的原子态和能级
第四章 氦原子和多电子原子 4.1 氦原子的光谱和能级 4.2 全同粒子和泡利不相容原理 4.3 多电子原子的电子组态 4.4 原子的壳层结构和元素周期表 4.5 多电子原子的原子态和能级
§4.1氦原子的光谱和能级 1、He原子的光谱和能级 ·核外有两个电子，有两套谱线，分别是三线和单 线的结构。能级有以下特点： 两套能级，一套单层，另一套三层，对应的原子多重态 称为单态和三重态，单态和三重态之间无跃迁 2 基态和第一激发态能量差很大，约为19.8ev 3 三重态能级低于相应的单态能级 4 n=1的原子态不存在三重态 5 第一激发态都是亚稳态，能级寿命长
§4.1 氦原子的光谱和能级 1、He原子的光谱和能级 • 核外有两个电子，有两套谱线，分别是三线和单 线的结构。能级有以下特点： ① 两套能级，一套单层，另一套三层，对应的原子多重态 称为单态和三重态，单态和三重态之间无跃迁 ② 基态和第一激发态能量差很大，约为19.8ev ③ 三重态能级低于相应的单态能级 ④ n=1的原子态不存在三重态 ⑤ 第一激发态都是亚稳态，能级寿命长
eV 1S。 P D,F 3Si 3D23D3P。 3D32 3F432 cm 24.47 0 二 6f 5p s 二 5p二二 55 4s 4d 4f 1869.3 4d 4p 4f 186.84 1000 3d 4s 3s 47 728.13 6-265 667.81 3s .3 706 471.91 44Z17 2000 706.57 447.15 587.560 587.564 587.5963 2p 3000 20.55 2s 2058.2 388.865 388.860 2p 1083.03 1082.91 19.77 2s 4000 80m 59.16 5000 Ne的光谱线 1900000 2000000 氦原子的能级与跃迁
1 S0 1 P1 1 D2 1 F3 1s2s 3s4s5s6s 2p4p5p 4d 3 S1 3 P0 3 D3,2,1 3 F4,3,2 3 P2 3 P1 -1 eV cm 24.47 0 20.55 19.770 2000000 5000 1900000 4000 3000 2000 1000 2s3s4s5s6s 2p 3p4p5p 4d 4f 5f 氦原子的能级与跃迁 3d 5f 3p 6f 6f 4f 3d
2、氦原子能级的简单讨论 在只有一个价电子的情况下，库仑作用仅 仅是价电子与原子核或原子实之间的作用 多个价电子的情况下，除了上述作用外， 还有价电子之间的相互作用（先忽略磁相 互作用) ·Hamilton量为 2m。 j
2、氦原子能级的简单讨论 • 在只有一个价电子的情况下，库仑作用仅 仅是价电子与原子核或原子实之间的作用 • 多个价电子的情况下，除了上述作用外， 还有价电子之间的相互作用（先忽略磁相 互作用） • Hamilton量为 2 2 2 1 1 e 0 0 1 ( ) 2 4 2 4 n n n i i i i j i ij p Z e e H m r r
。Hamilton方程 12心-含容高，= 其中-乃 所以，即使对于仅有两个价电子的情形，这个方程也无法 用分离变量法求解，或者无法得到解析解 可以尝试用“微扰论”求解上述方程，即将核与电子间的 相互作用看作是能量的主要部分，而将两个电子之间的相互作 用看作是小量，则主要能量的方程为 m>2=8 i=1 而微扰部分的方程为 4GwwC
• Hamilton方程 2 2 2 2 1 2 1 2 e 0 0 1 1 1 [ ] ( , , ) ( , , ) 2 4 2 4 N n N i N N i i i j i ij Z e e E m r r r r r r r r | | ij i j 其中r r r 所以，即使对于仅有两个价电子的情形，这个方程也无法 用分离变量法求解，或者无法得到解析解 可以尝试用“微扰论”求解上述方程，即将核与电子间的 相互作用看作是能量的主要部分，而将两个电子之间的相互作 用看作是小量，则主要能量的方程为 2 2 2 0 1 2 0 0 1 2 e 0 1 1 [ ] ( , , ) ( , , ) 2 4 n n i N N i i i Z e E m r r r r r r r • 而微扰部分的方程为 2 0 1 2 1 0 1 2 0 1 [ ] ( , , ) ( , , ) 2 4 N N N i j ij e E r r r r r r r