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1、1,一、原子的电子组态(electron configuration of atom),分析多电子原子 ,单电子近似法，即 把其它电子和原子核的作用折合为一个等效的单电子 势(中心力场)。,中心力场中，每个电子状态用一组量子数 ( n, l, m ) 加上自旋量子数描述。电子能量由量子数 n 和l 共同决 定，原子能级由每个电子的量子数ni和li 共同决定。,用以表示原子态的单电子状态的组合就是原子的电 。,*16-3 LS 耦合和j j 耦合,2,电子组态的符号：1s, 2s, 3p, 4f 等。,氢原子只有一个电子，处于基态时，电子处于n =1、 l =0 状态，故基态氢原子的电子组态是1
2、s。,同一个原子的不同电子组态，有不同的能量，有时 能量差别很大。若主量子数 n 有变化，能量差异会很 显著。如，氦原子第一激发态电子组态是 1s2s，与基 态1s1s的能量相差很大，有19.77eV，这是由于一个电 子的主量子数增加引起的。,氦原子有两个电子，若一个电子留在1s态，另一个电 子激发到2s,2p, 3s或3p等，氦的电子组态为1s2s,1s2p, 1s3s或1s3p等。,3,一种电子组态能形成的可能原子态决定于电子的相 互作用性质。,由于电子的相互作用，一种电子组态可以形成不同 原子态。如镁原子第一激发态的电子组态是 3s3p，可 以形成 和 四种原子态。,两个价电子都有轨道运
3、动和自旋，这四种运动都会 产生磁场，对其它运动发生影响。忽略双交叉的情形，四种运动的相互作用有四种情形： 两个电子自旋的相互作用 G1 (s1 , s2 ) ，两个电子轨道运动的相互作用G2 (l1 , l2 ) ，第一个电子轨道运动与自身自旋的相互作用 G3 (l1 , s1 )及第二个电子轨道运动与自身自旋之间的相互作用 G4 (l2 , s2 )。四种相互作用有不同程度的强弱。,4,二、LS 耦合(LS coupling ),LS耦合 两个电子的自旋角动量合成总自旋角动量， 两个电子的轨道角动量合成总轨道角动量，两者合成 原子的总角动量。,数值,因为s1 = s2 =1/2，所以s 取1
4、、0 两个数值。,5,轨道总角动量合成,数值,6,原子的总角动量,例1:设两个价电子的组态为2p3d，求通过LS耦合 所形成的原子态。,8,三、jj 耦合(j j coupling ),j j 耦合 电子自旋角动量与自身轨道角动量合成 各自的总角动量，两个电子总角动量再合成原子的总 角动量。,数值,第一个电子总角动量,第二个电子总角动量,数值,原子的总角动量,9,数值,若 j1 j2 ，则 j 有2 j2 +1个值。,例2:原子的电子态是1s2p，求通过j j 耦合所形成的原子态，与通过LS耦合所形成的原子态进行比较。,解: 根据题意，l1 = 0，l2 =1，s1 = s2 =1/2。,电子
5、总角动量量子数： j1 =1/2 , j2 =1/2 、3/2。,由 j1 =1/2 和 j2 =3/2 得 j = 1 、2 。,原子总角动量量子数：由 j1 =1/2、 j2 =1/2 得 j = 0 、1 。,10,于是得到四个原子态：,( j1 , j2 )j ：,如果是LS耦合，根据l1 = 0，l2 =1，s1 = s2 =1/2。,得 s = 0 、1 和 l = 1 。,当s = 0时：对于l = 1，得到 j = 1，单一态 。,原子态,11,四、选择定则(selection rule ),s = 0 ; l = 1 ; j = 0 , 1 (0 0的跃迁除外) 。,LS耦合,ji = 0 , 1 (i表示跃迁的电子) ; j = 0 , 1 (0 0的跃迁除外) 。,j j 耦合,实验中观察到的发射谱和吸收谱，一般都遵从 上面的选择定则。,