碱金属原子光谱精细结构形成的根本物理原因是什么

2020-10-09知识261

碱金属原子光谱的能级公式碱金属原子的能级公式与氢原子相似式中墹l为量子亏损，是一个与角动量量子数l有关的正数，R是碱金属的里德伯常数。显然，碱金属的能级不但与n有关，而且与l有关。上式还可写为 Z*称为有效核电荷数。以锂为例，四个线系公式为主线系|第一辅线系第二辅线系|伯格曼线系|其他碱金属原子的线系公式也相似。图2是锂原子的能级和光谱线系的示意图。当用分辨本领足够大的分光仪器去观察碱金属原子的一条光谱线时，会看出它是由二条或三条锐线组成，这称为光谱线的双重结构（或复双重结构），有时也称碱金属原子光谱的精细结构。例如钠光谱主线系的第一条实为589.0nm和589.6nm两条线组成，其平均值为589.3nm，一切碱金属原子的光谱都有类似的双重结构。碱金属原子谱线的双重结构是由于电子自旋与轨道运动相互作用的结果，电子的自旋角动量等于即自旋量子数s=1/2。又由于电子自旋角动量相对于轨道角动量只可能有两个取向，故电子的总角动量量子数碱金属原子在满充壳层外面只有一个价电子，满充壳层的总角动量为零，所以价电子的总角动量就等于原子的总角动量。与自旋的两种取向相对应，电子自旋与轨道相互作用造成了能级分裂为二，所以碱金属原子的光谱项是双层的，对于Л=0，。