材料表征与分析技术复习整理.doc

蒃第一部分原子物理简介袂1、原子态符号、L-S耦合、j-j耦合蒇原子的原子态常用2s+1Lj=2Lj表示。因电子自旋量子数s=1/2,所以2s+1=2表示原子态,薈总角量子数j=l+s,l+s-1,……︱l-s︱;s=1/2袃为什么S态不分裂,P、D、F等态分裂为两层?(仅为个人理解)芀对于S态,总角量子数j只能取一个1/2;而对于P、D、F等态j可分别取3/2,1/2;5/2,3/2;7/2,5/2。所以S态不分裂,而P、D、F等态分裂为两层蒀L-S耦合:(s1s2…)(l1l2…)=(SL)=J薈由于S有两个值:0和1,所以对应于每一个不为零的L值,J值有两组:芄一组是当S=0时,J=L;另一组是当S=1时,J=L+1,L,L-1。羂求3p4p电子组态的原子态艿s1=1/2,s2=1/2,S=1,0;l1=1,l2=1,L=2,1,0;所以原子态为蚈蚅蒀L=0肈1螇2肆S=0膂(1S0)肁1P1袇(1D2)膃S=1袄3S1袀(3P2,1,0)羇3D3,2,1薄洪特定则莂每个原子态对应一定的能级。由多电子组态形成的原子态对应的能级结构顺序有两条规律可循:,蕿(1)那重数最高的,亦即S值最大的能级位置最低;肇(2)从同一电子组态形成的,具有相同S值的能级中那些具有最大L值的位置最低。,即同nl,不同J值的诸能级顺序是:(1)当同科电子数≤闭合壳层电子占有数一半时,以最小J值(|L-S|)的能级为最低,称正常序。(2)同科电子数>闭层占有数之一半时,以最大J(=L+S)的能级为最低,称倒转序。肄铍4Be基态电子组态:1s22s2形成1S0莈激发态电子组态:2s3p形成1P1,3P2,1,0(会画能级图)***求一个P电子和一个d电子(n1pn2d)可能形成的原子态莆j-j耦合:(s1l1)(s2l2)…=(j1j2…)=J蒁例题:电子组态nsnp,在j-j耦合情况下,求可能的原子态。蒁解:两个电子系统电子组态为nsnp:s1=1/2,l1=0;s2=1/2,l2=1所以j1=1/2,j2=1/2,3/2。***蒂j2=1/2,3/2芃j1=1/2腿(1/2,1/2)1,0,(1/2,3/2)2,1芇与L-S耦合的原子态1P1,3P2,1,0对比,两种耦合态的J值同,状态的数目相同。可见原子态的数目完全由电子组态决定。袃同一电子组态在j-j耦合和在L-S耦合中形成的原子组态的数目是相同的,而且代表原子态的J值也是相同的,所不同的是能级间隔,这反映几个相互作用强弱对比不同。蚁j-j耦合一般出现在高激发态和较重的原子中。羈泡利不相容原理:原子中每个状态只能容纳一个电子,换言之原子中不可能有两个以上的电子占据四个量子数(n,l,ml,ms)相同的态。莇原子中各电子在nl壳层的排布称电子组态。如:双电子的氦的基态电子组态是1s1s。芄nl相同的电子组态称同科电子组态莃原子基态指原子能级最低的状态。从基态电子组态确定的原子态中,按照洪德定则,找出能级最低的状态。就是原子的基态。羁例23V钒的基态电子组态1s22s22p63s23p64s23d3蒆md=-2-1012螅袁∑ml=3,∑ms=3/2,Mj=3/2;令L=3,S=3/2,J=3/2,所以基态为4F3/2螀例26Fe的基态电子组态1s22s22p63s23p64s23d6薆md=-2-1012膆薃蕿∑ml=2,∑ms=2,Mj=4;令L=2,S=2,J=4,所以,基态为5D4蚆(1)简要解释下列概念:泡利不相容原理、(2)L-S耦合的某原子的激发态电子组态是2p3p,可能形成哪些原子态?若相应的能级顺序符合一般规律,应如何排列?肁(3)理论说明氦原子1s2p组态内1P和3P项能量差的物理成因。芈***原子有两个价电子,基态电子组态为6s6s若其中一个电子被激发到7s态(中间有6p态)由此形成的激发态向低能级跃迁时有多少种可能的光谱跃迁?画出能级跃迁图。螆单电子原子总磁矩(有效磁矩)蚄螃朗德因子莁螆肅当s=0,l≠0时,g=gl=1;当l=0,g≠0时,g=gs=2膀多电子原子的磁矩肀(1)L-S耦合袆蒅磁矩袂即由同一能级分裂出来的诸磁能级的间隔都相等,但从不同的能级分裂出来的磁能级的间隔彼此不一定相等,因为g因子不同。袈1、利用LS耦合、泡利原理和洪特定则来确定碳Z=6、氮Z=7的原子基态。羆(1)写出碳原子和氮原子基态时的电子排布式。袆(2)写出碳原子和氮原子的基态原子态符号。莀(3)计算氮原子基态时的磁矩。袁2、碳原子的基态组态是1s22s22p2,激发态组态是1s22s22p13p1,假设遵循L-S耦合,肆①写出两个电子组态形成的可能的光谱项(原子态);羃②按洪特定则决定能级次序,在同一图内画出能级草图肂蚀第二部分、X射线衍射