确定原子基态的具体方法

确定原子基态的定则是洪德(Hund)定则。洪德定则认为,自由原子(或离子)的基态的总自旋角动量、总轨道角动量和总角动量(其量子数)满足下列关系: (1)总自旋角动量 S取泡利原理所能允许的最大值; (2)总轨道角动量L取按(1)确定的S后,泡利原理所能允许的最大值; (3)当支壳层不满时,若不到丰满,总角动量取值J=L-S(正序);若达到或超过半满, 则J=L S(倒序)。 但是,如何根据洪德定则来具体确定原子的基态,在一般教科书中并未提供较为方便的方法。我们在教学中采用了下述的具体方法,感到还较方便。 1.根据L—S耦合和泡利原理,由于同科电子的n、 …     

洪德定则的理论解释

引言 1925年,洪德(Hund)发现了一个对给定的原子组态确定最低能级的经验规则[1]它就是我们今天所熟悉的洪德定则.洪德定则可表述为:对一个给定的原子组态,具有最大总自旋角动量的量子数S的能级最低,其中又以最大的总轨道角动量量子数L的能级最低.1927年,洪德描述了只能应用于同科电子的组态的另一个附加的定则[2],这个定则是:凡同科电子的数目N少于或等于一个满支壳层电子数的一半时,由J=｜L一S｜给出最低能级的总角动量量子数J;反之,凡同科电子的数目N大于一个满支充层电子数的一半时,由J=L+S给出最低能级的总角动量量子数J. 洪德定…     

L-S耦合中原子基态诸量子数的计算

由原子基态的电子组态所形成的可能状态中,能级最低的为原子的基态.在LS耦合中,利用原子中电子的壳层分布,应用洪特定则,可以推导出几个公式计算各种原子基态的总轨道角动量量子数L、总自旋角动量量子数S和总角动量量子数J.一、原子基态(L,S,J)的计算 大多数元素的原子中只有一个次壳层未被电子占满,计算时只需计及这一个次壳层中的电子,其他已占满的次壳层无需考虑.下面先讨论这种情形. 根据洪特定则,由同一电子组态所形成的原子状态中,S最大的态能级最低;具有相同S的态中,L最大的态能级最低.所以,由原子基态电子组态所形成的状态中,S…     

5-甲氧基色醇-酸性高锰酸钾-甲醛化学发光体系研究与应用

在甲醛的存在下 ,5 -甲氧基色醇 (5 - ML)与高锰酸钾在高氯酸介质中发生化学反应 ,能产生很强的化学发光。本文据此采用流动注射技术研究其发光行为 ,对影响化学发光强度的实验因素进行优化 ,建立了快速灵敏测定 5 - ML的化学发光新方法 ,测定方法的线性范围为 2 .0× 10 -8mol/ L— 4 .0× 10 -5mol/ L,检出限为 7.9× 10 -9mol/ L(S/ N=3) ,相对标准偏差为 2 .4 % (5 .7× 10 -7mol/ L5 - ML;n=10 )。该方法应用于脑脊液样品中 5 - ML含量测定 ,回收率达到 86 .0 %— 97.2 %。文中还对体系的化学发光反应机理进行探讨     

对元素基态电子组态表中几个“特殊”组态的解释

在Pauli不相容原理和能量最低原理的限制下,处于基态时原子中的电子按照 1s,2s,2 p, 3s,3 p,4 s,3d,4p,5s,4d,5p,6s,4f,5d,6p,7s,5f,6d的次序[1]填充,得出原子基态时的电子组态.但是,在元素基态电子组态表[2]中,有十九个“例外”,形成“特殊”的电子组态.其原因需要研究影响ns,(n—1)d,(n—2)f壳层能量的因素《特别是n很大时》. 量子力学中,作为中心力场近似的 Hartree-Fork自洽场方法,给出了多电子原子的能量公式[3] 式中,第一项是单电子原子实的能量(忽略了与所有其他别的电子的相互作用);第二项是两电子相互作用的库仑能,它表示电子密…     

由电子组态耦合成原子态时常出现的两个问题

由一电子组态经L-S耦合成原子态时,不仅在学生中,而且在一些出版物中[1],常常出现以下两个问题. 1.把同科电子当作非同科电子处理,忽略了泡利不相容原理的限制,得出了一些实际上不存在的谱项[1]. 如(up)3组态,可用列表法找其谱项.按泡利不相容原理,并考虑到磁量子数取值的对称性,表中只要列出ML≥0和Ms≥0的值即可,因为负值不能给出任何新的东西[2].由表1可得(up)3组态形成的所有可能谱项为,2D5/2、3、/2,2P3/2、1/2,4S3/2。比非同科电子情况形成的光谱项(见表2),要少得多. 2.在非同科电子耦合时,不明确重复出现的量子数的物理实质,从而…     

等离子体屏蔽效应对Ar~(16+)基态和激发态能级的影响

基于Rayleigh-Ritz变分原理,发展了一套处理弱耦合等离子体环境中多电子原子(离子)非相对论能量及其相对论修正的解析方法.通过考虑电子间交换相互作用以及内外壳层电子的屏蔽效应,计算了Ar~(16+)基态1s~2~1S、单激发态1sns~(1,3)S (n=2—5), 1snp~(1,3)P (n=2—5)和双激发态2snp~1P (n=2—5)非相对论能量及其相对论修正值(包括质量修正、单体和双体达尔文修正以及自旋-自旋接触相互作用项),讨论了等离子体屏蔽效应对能级的影响.结果表明:相对论质量修正和第一类达尔文修正占主导,比其他相对论修正项高出三个数量级.此外,等离子体屏蔽效应具有明显的态选择性,屏蔽效应对外壳层电子的影响大于内壳层电子,随着等离子体屏蔽参数的增加,外壳层电子轨道向外延展,激发态越高,延展程度越大.     

243—263nm S原子Rydberg态的(2+1)共振增强多光子电离

在243—263nm波长范围,测量了S⁺分质量激发谱,得到SO₂分子光解产生的S原子近50条(2+1)共振增强多光子电离谱线．除了来自S原子基态3p⁴³P_2,1,0直至n=10的Rydberg态³P,³D,³F的许多双光子跃迁谱线外,观察到若干新的¹P⁰,⁵S^关键词：     

铯原子磁光阱中冷原子的缀饰态光谱

在磁光阱中的铯原子由于冷却光的存在将被缀饰化。借助于波长为852.3 nm(对应于铯原子6S1/2F=4→6P3/2F′=3和6S1/2F=4→6P3/2F′=4超精细跃迁)和794.6 nm(对应于铯原子6P3/2F′=5→8S1/2F″=4超精细跃迁)的探测光的透射光谱分别对磁光阱中冷原子基态6S1/2F=4和激发态6P3/2F′=5在冷却光作用下形成的缀饰态分裂进行了实验研究,并分析了其光谱特性。结果表明,在冷却光强度、失谐量相同的实验条件下,基态、激发态的缀饰分裂间距相同,与缀饰态理论预言一致。     

作者·读者·编者

北京大学的黄湘友同志来信说:《大学物理》拥有的读者很多,适合中国物理工作者需要,只可惜投稿后到刊登时间太长使不少尝到过这慢节奏滋味的投稿者望而却步……当然,贵刊的稿件来源是很多的,但慢节奏却丧失了一些有水平的设稿者. 青海教育学院的赵德先同志来信指出,本刊88年第1期上“由原子基态得到的”一文中,求原子基态方法的第4条中有误.原文为“原子基态为2S+1LJ,L=1、2、3、……8分别对应于S、P、D、F、G、H、I、K”,应是L=0、1、2、3、4、5、6、7、8分别对应于S、P、D、F、G、H、I、K、L. 北京大学的曾谨言同志来信说,本刊中…     

基态原子与理想金属Au表面间的范德瓦尔斯作用

研究了基态碱金属原子与理想金属Au表面间的范德瓦尔斯(vdW)作用.通过分析电四极跃迁对vdW的贡献,构建了计算超精细能级碱金属原子与理想金属表面间vdW作用系数C3的理论模型.以85Rb、133Cs为例,计算了其基态原子超精细能级的C3系数.其中85Rb: 52S1/2 (F=2)及52S1/2 (F=3)对应的C3系数分别为:2.2409 及2.2425 ;133Cs: 62S1/2 (F=3)及62S1/2 (F=4)分别对应 2.4480 及2.4538 .研究还发现随着 的增大,C3增大,z (原子与金属表面之间的距离)不变时,原子与理想金属表面间vdW作用增强. 这一研究在实现原子囚禁及介质表面量子反射等方面具有重要意义     

基态原子与理想金属Au表面间的范德瓦尔斯作用

研究了基态碱金属原子与理想金属Au表面间的范德瓦尔斯(vdW)作用.通过分析电四极跃迁对vdW的贡献,构建了计算超精细能级碱金属原子与理想金属表面间vdW作用系数C3的理论模型.以85Rb、133Cs为例,计算了其基态原子超精细能级的C3系数.其中85Rb: 52S1/2 (F=2)及52S1/2 (F=3)对应的C3系数分别为:2.2409 及2.2425 ;133Cs: 62S1/2 (F=3)及62S1/2 (F=4)分别对应 2.4480 及2.4538 .研究还发现随着 的增大,C3增大,z (原子与金属表面之间的距离)不变时,原子与理想金属表面间vdW作用增强. 这一研究在实现原子囚禁及介质表面量子反射等方面具有重要意义     

双金属层状配位聚合物{[ML][Fe~IIFe~III(ox)_3]·H_2O}_∞的合成和波谱表征

合成和表征了两种新的Schiff碱配合物 [ZnL(ClO4)·4H2 O (A)和CdL(ClO4)·3H2 O (B) ],其中L =2 { [2 (Aminomethyl amino) ethylimino] methyl} phenol.A(或B)、FeSO4·7H2 O和K3 [Fe(ox) 3 ]·3H2 O进一步反应 ,生成了配位聚合物 { [ML][FeIIFeIII(ox) 3 ]·H2 O} ∞ ,其中M =Zn2 + (C)或Cd2 + (D) .红外光谱和M ssbauer谱测定结果表明 ,C和D具有二维层状结构 ,其阴离子层由 [FeIIFeIII(ox) 3 ]-单元构成 .     

Si/Gen/Si(001)异质结薄膜的掠入射荧光X射线吸收精细结构研究

利用掠入射荧光X射线吸收精细结构(XAFS)方法研究了在400℃的温度下分子束外延生长的Si/Ge_n/Si(001)异质结薄膜(n=1，2，4和8个原子层)中Ge原子的局域环境结构.结果表明，在1至2个Ge原子层(ML)生长厚度的异质结薄膜中，Ge原子的第一近邻配位主要是Si原子.随着Ge原子层厚度增加到4ML，Ge原子的最近邻配位壳层中的Ge-Ge配位的平均配位数增加到1.3.当Ge原子层厚度增加到8ML时，第一配位壳层中的Ge-Ge配位占的比例只有55%.这表明在400℃的生长条件下，Ge原子有很强的迁移到Si覆盖层的能力.随着Ge层厚度从1 增加到2，4和8ML，Ge原子迁移到Si覆盖层的量由0.5ML分别增加到1.5，2.0和3.0ML.认为在覆盖Si过程中Ge原子的迁移主要是通过产生Ge原子表面偏析来降低表面能和Ge层的应变能. 关键词： XAFS n/Si(001)异质膜')" href="#">Si/Ge_n/Si(001)异质膜 迁移效应     

Si/Gen/Si(001)异质结薄膜的掠入射荧光X射线吸收精细结构研究

利用掠入射荧光X射线吸收精细结构(XAFS)方法研究了在400℃的温度下分子束外延生长的Si/Gen/Si(001)异质结薄膜(n=1,2,4和8个原子层)中Ge原子的局域环境结构.结果表明,在1至2个Ge原子层(ML)生长厚度的异质结薄膜中,Ge原子的第一近邻配位主要是Si原子.随着Ge原子层厚度增加到4 ML,Ge原子的最近邻配位壳层中的Ge-Ge配位的平均配位数增加到1.3.当Ge原子层厚度增加到8 ML时,第一配位壳层中的Ge-Ge配位占的比例只有55%.这表明在400℃的生长条件下,Ge原子有很强的迁移到Si覆盖层的能力.随着Ge层厚度从1增加到2,4和8 ML,Ge原子迁移到Si覆盖层的量由0.5 ML分别增加到1.5,2.0和3.0 ML.认为在覆盖Si过程中Ge原子的迁移主要是通过产生Ge原子表面偏析来降低表面能和Ge层的应变能.     

基态原子与理想金属Au表面间的范德瓦尔斯作用及超精细能级C_3的估算

研究了基态碱金属原子与理想金属Au表面间的范德瓦尔斯(vdW)作用.通过分析电四极跃迁对vdW的贡献,构建了计算碱金属原子的超精细能级与理想金属表面间vdW作用系数C3的理论模型.以85 Rb、133Cs为例,计算了其基态原子超精细能级的C3系数.其中85 Rb:52S1/2(F=2)及52S1/2(F=3)对应的C3系数分别为:2.2409 KHzμm3及2.2425 KHzμm3;133 Cs:62S1/2(F=3)及62S1/2(F=4)分别对应2.4480KHzμm3及2.4538KHzμm3.研究还发现随着F的增大,C3增大,z(原子与金属表面之间的距离)不变时,原子与理想金属表面间vdW作用增强.这一研究在实现原子囚禁及介质表面量子反射等方面有一定的意义.     

Al_2S_n~±(n=2—10)团簇结构特征和稳定性的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论的B3LYP方法,在6-311G**水平上对Al2S±n(n=2—10)团簇的几何结构和电子结构进行了理论计算.讨论了铝硫二元离子混合团簇基态结构的变化规律、电荷转移和成键特征.结果表明,在S簇中掺杂Al原子会使Sn结构发生明显改变.Al2S±n团簇基态结构是以Al2S2四元环为骨架或桥梁,分别与S原子或S簇相结合形成单环到三环的平面和立体结构.结构中化学键键型和成键数目影响团簇的稳定性.通过对基态结构的解离能和能量二次差分值的分析得到了Al2S±n团簇的稳定性信息.     

Ba原子6pnd(J=1,3)自电离光谱的实验研究

采用三台可调渚激光实施孤立实激发,分三步将处于基态的Ba原子激发到6P1/2nd(J=1,3)和6p3/2nd(J=1,3)自电离态上,获得了分别从6snd1D2(n=7-15)和6sad3D2(n=7-12)激发而得到的6p1/2nd(J=1,3)和6p3/2nd(J=1,3)自电离光谱,重点对主量子数n较低的自电离态进行了实验研究.通过光谱的线形拟合得到了上述能级的位置和宽度等数据,进而获得了量子弓损和约化宽度等信息.通过对不同系列的自电离光谱的分析和比较,详细讨论了这些自电离态的光谱特征及其复杂光谱结构的成因.     

超薄Fe层在反铁磁NiO(001)面上沉积的研究

通过分子束外延(MBE)和脉冲激光沉积(PLD)方法，将1—10个Fe原子层(ML)以楔形方式沉积到反铁磁单晶NiO(001)基片上.表面磁光克尔效应的原位测试结果表明：通过MBE沉积的Fe原子层在Fe/NiO界面处产生了约2ML的磁死层；而通过PLD沉积的Fe原子层在Fe/NiO界面处产生了约3ML的磁死层.X射线光电子能谱对Fe/NiO界面进行研究的结果表明，在Fe原子与单晶NiO间发生了界面化学反应. 关键词： 磁性薄膜 表面磁性 X射线光电子能谱     

利用激光诱导后向荧光测定Rb[5P3/2(F'=4)]在金属膜附近的非辐射跃迁率

利用激光诱导后向荧光光谱研究了Rb蒸气一玻璃界面的85Rb[5P3/2(F'=2,3,4)→5S1/2(F=3)]超精细结构跃迁.把界面分为2个不同的区域,靠近表面厚度约为一个波长的近区和远区(蒸气区域),近区起光谱滤波器的作用.将激光分为二束,一束作为检测光通过一个室温下的Rb参考样品池,得到5S1/2(F=3)→5P3/2(F=2,3,4)半宽为51O MHz的DoPPler吸收线,其中心离F=3→F'=4跃迁约为70 MHz.另一束激光进入温度为130℃的Rb样品池,记录共振后向荧光Sob(L),将它减去远区辐射的荧光sT(L),得到近区辐射的荧光Snexp(L),它是具有半宽RF=50 MHz的Lorentz线型,而ΓRF=Γn+Γcoll+Γnr,Γn为谱线的自然增宽,Γcoll=γRb-Rb,N为碰撞增宽,γRb-Rb为增宽系数,N为Rb基态密度,Γnr为玻璃表面激发态原子的非辐射能量转移引起的附加增宽,由此得到非辐射跃迁率为Anf=4→F=3=2.4×10 8s-1,它远大于自发辐射率A(5P3/2→5s1/2/2)1.4×107s-1.