中国科学技术大学：《光学与原子物理》课程授课教案（原子物理学）第三章 单电子原子 3.3 电子自旋 3.4 自旋和轨道相互作用 3.5 单电子原子的精细结构

§3.3电子的自旋 ·光谱和能级的精细结构应该从原子的运动 特征进行解释 1.轨道磁矩 原子中的核外电子，由于具有角动量，而 产生磁矩 电子由于绕原子核运动的角动量p,产生轨 道磁矩1

§3.3 电子的自旋 • 光谱和能级的精细结构应该从原子的运动 特征进行解释 • 原子中的核外电子，由于具有角动量，而 产生磁矩 • 电子由于绕原子核运动的角动量pl，产生轨 道磁矩μl 1. 轨道磁矩

单电子原子的轨道磁矩 ·磁矩的方向与角动量的方向相反 ·轨道角动量分别绕总角动量旋进（进 动)，相应的磁矩也绕总角动量旋进 (进动) e-1 2me

单电子原子的轨道磁矩 • 磁矩的方向与角动量的方向相反 • 轨道角动量分别绕总角动量旋进（进 动），相应的磁矩也绕总角动量旋进 （进动） e 2 l e m μ   l

为使磁矩与角动量间有统一的关系式 ·引入Landè因子g e 2m.D 2m P Lande g因子 轨道g因子 8=1

为使磁矩与角动量间有统一的关系式 • 引入Landè因子g e 2 l l e m μ   p 1 l g  e 2 l l e g m   p Landè g因子 轨道g因子

外磁场中的原子 ·外磁场中的磁矩 有磁矩的原子在外磁场中，受到力和力矩 的作用F=V(u·B)T=M×B B de=wdt A、力矩的作用，使得角动量P +dp 绕外磁场B旋进（进动），这种 进动称作Larmori进动 dP=Psin Bde dP=Psin B d=Psin Bo dt dt 可以用矢量式表示 =ωXP=T=W×B

外磁场中的原子 • 外磁场中的磁矩 • 有磁矩的原子在外磁场中，受到力和力矩 的作用 F    ( ) μ B Γ  μ B A、力矩的作用，使得角动量P 绕外磁场B旋进（进动），这种 进动称作Larmor进动 P P P  d dP d d   t d sin d P P    d dt   P ω P   μ B d d sin d d P P t t     Psin  可以用矢量式表示  Γ  μ B

4= p epi eh Pr h 二一 轨道回磁比 2me 2me 2me 1 MB B MePi B h p=wxp,=4×B p1×B= eB ×卫1 2me 2me eB 41 0= 2me 轨道角动量的Lamori进动

e 2 l l ep m    e 2 l l e m   p μ e 2 B e m   B l l    p μ d d l l t   p ω p   μl B e 2 l e m    p B e 2 l e m   B p e 2 e m  B ω l p   B z μl   z 轨道角动量的Lamor进动 l p B μl l l B    p μ 轨道回磁比