2022-2023学年高二物理竞赛课件：多电子原子系统

多电子原子系统 多电子原子系统 多电子的原子中电子的运动状态用(n ,l ,ml ,,ms)四个量子数表征： （1）主量子数n，可取n=1,2,3,4,… 决定原子中电子能量的主要部分。 （2）角量子数l，可取l=0,1,2,…(n-1) 确定电子“轨道”角动量的值。 nl表示电子态 l 0 1 2 3 4 5 6 7 8 记号 s p d f g h i k l 如 1s 2p （3）磁量子数ml，可取ml=0,± 1 ,± 2,…±l 决定电子“轨道”角动量在外磁场方向的分量。 （4）自旋磁量子数ms，只取ms= ±1/2 确定电子自旋角动量在外磁场方向的分量。 “原子内电子按一定壳层排列” 主量子数n相同的电子组成一个主壳层。 n=1,2,3,4,…,的壳层依次叫K,L,M,N,…壳层。 每一壳层上，对应l=0,1,2,3,…可分成s,p,d,f…分壳层。 （1）泡利(W.Pauli)不相容原理 在同一原子中，不可能有两个或两个以上的电子具有完全相同的四个量子数（即处于完全相同的状态）。 各壳层所可能有的最多电子数: 当 n 给定，l 的可取值为0,1,2,…,n-1共n个; 当 l 给定，ml的可取值为0,±1,±2,…,±l共2l+1个; 当 n,l,ml 给定，ms的可取值为±1/2共2个. 给定主量子数为 n 的壳层上，可能有的最多电子数为： 原子壳层和分壳层中最多可能容纳的电子数 l n 98 26(7i) 22(7h) 18(7g) 14(7f) 10(7d) 6(7p) 2(7s) 7Q 72 22(6h) 18(6g) 14(6f) 10(6d) 6(6p) 2(6s) 6P 50 18(5g) 14(5f) 10(5d) 6(5p) 2(5s) 5O 32 14(4f) 10(4d) 6(4p) 2(4s) 4N 18 10(3d) 6(3p) 2(3s) 3M 8 6(2p) 2(2s) 2L 2 2(1s) 1K Zn 6 i 5 h 4 g 3 f 2 d 1 p 0 s 原子系统处于正常态时，每个电子总是尽先占据能量最低的能级。 （2）能量最小原理 我国科学家徐光宪总结的规律： K K K K K K L L L L L M M 2 He 3 Li 10 Ne 11 Na 17 Cl 8 O 例 处于基态的氢原子被外来单色光激发后发出巴尔末线系中只有两条谱线，试求这两条谱线的波长及外来光的频率。 解：巴尔末系是由 的高能级跃迁到 的能级发出的谱线．只有二条谱线说明激发后最高能级是 的激发态． 代入数据： 基态氢原子吸收一个光子，被激发到 的能态 例 当氢原子从某初始状态跃迁到激发能（从基态到激发态所需的能量）为 的状态时，发射出光子的波长是 ，试求该初始状态的能量和主量子数。 解：设初始状态的能量为En，主量子数为n。激发能为 对应的状态能量为Ek ，则， 由频率假设，得 ⒉匀速运动点电荷的磁场 运动电荷以 沿 轴正方向运动，产生的电场为 非均匀场 例 点电荷 与 相距 、均以速率 垂直于粒子联线方向运动，求两点电荷相互作用的洛仑兹力与电场力 之比。 解：① ②相对论情况： 与非相对论的一样，它说明无论带电粒子的速度多大，磁场力与电场力之比总是等于 。 $