Дополнительные главы атомных спектров. Волошина Т.В - 8 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

8
Состояние оптического электрона в атомах щелочных металлов
характеризуется теми же квантовыми числами, что и в атоме водорода. Однако
в отличие от атома водорода энергия уровня у щелочных элементов
определяется не только главным квантовым числом n, но зависит также от
орбитального числа l. Вырождение уровней по l , имевшее место в атоме
водорода, здесь снимается, так как потенциал атомного остатка не является
кулоновским.
По аналогии с атомом водорода энергию электрона в атомах щелочных
элементов выражают в виде
22
22
()
aa
nl
RZRZ
E
nn
∗
=−=−
+∆
. (14)
Здесь n* — эффективное квантовое число: n* = n + ∆, где n — истинное главное
квантовое число (целое ), а ∆ — дробная поправка , называемая квантовым
дефектом. Квантовый дефект выражает отличие уровней энергии щелочных
элементов от уровней одноэлектронной системы с зарядом ядра, равным Z
a
e.
Атомный остаток сильнее притягивает оптический электрон, чем точечный
заряд величины Z
a
e. Поэтому в щелочных элементах уровни энергии
располагаются глубже, чем уровни с тем же n в водородном атоме (энергия
уровней уменьшается). Это означает, что n*<n и ∆<0, т .е . квантовые дефекты
уровней всегда отрицательны. Величина ∆ сильно зависит от значения
квантового числа l уровня. Максимальные по абсолютной величине квантовые
дефекты имеют s-уровни (l=0), так как
s-электроны наиболее глубоко проникают внутрь атомного остатка . Электроны
p (l=1) являются менее проникающими, поэтому абсолютные величины
квантовых дефектов p-уровней меньше, чем для s-уровней. Электроны в
состоянии d (l=2) в большинстве случаев можно рассматривать как
непроникающие внутрь атомного остатка . Их квантовые дефекты обусловлены
поляризацией атомного остатка и малы по величине (за исключением Rb и Cs).
Для f-электронов (l=3) и электронов с более высокими орбитальными
моментами квантовые дефекты близки к нулю , и уровни энергии практически
совпадают с водородными.
В случае непроникающих электронов , для которых квантовый дефект
обусловлен поляризационным взаимодействием, теория дает формулу
22
3
0
31(1)/3
4(1/2)(1/2)(1)(3/2)
a
Zlln
alllll
β

−+

∆=−
−+++
, (15)
где a
0
— боровский радиус (a
0
= ε
0
h
2
/πme
2
= 0,053 нм).
Из формулы (15) видна сильная зависимость квантового дефекта от l.
(Для l=0 формула непригодна, так как s-электроны заведомо являются
проникающими). Зависимость ∆ от главного квантового числа n, наоборот ,

Страницы