第四章 碱金属原子和电子自旋(14)

4.5 单电子辐射跃迁的选择定则

从观察到的碱金属原子的光谱，可以得出这样一个结论，发出辐射或吸收辐射的跃迁只能在下列条件下发生：

l 1, j 0, 1

主量子数n的改变不受限制。可见产生辐射的跃迁是有选择性的。上述选择定则是经验的总结，在量子力学中有理论的推导。

用符号表示碱金属原子诸光谱线系产生时原子态的跃迁：

这里看到为什么第一辅线系和柏格曼线系诸谱线都是三线结构，而2D5到2P1和2F7到

2

2

2

2

D3不会出现，因为这样j的改变为2，不符合选择定则。图4.13 表示了上列四组跃迁。

2

4.6 氢原子光谱的精细结构与*蓝姆移动

讨论了碱金属原子光谱的精细结构以后，就容易理解氢原子光谱的精细结构。由于氢原子能级有简并的情况，所以推迟到碱金属之后讨论才能清楚地说明。 1、氢原子能级精细结构的理论

原子的内部能量除玻尔理论中提出的主要部分外，还有索末菲提出的相对论效应和自旋同轨道运动的相互作用。至于在碱金属原子中发生重要影响的原子实极化和轨道的贯穿当然不存在于氢原子中。现在要把所有这些因素总括在一个一般的公式中。

（1）能量的主要部分

Rhc(Z )2

E0 （1）

n2

*

这里Z 就是以前用Z表示的有效电荷数。对氢，Z Z 1。式中仍保留有效电荷

数Z ，作为一般的表达式。

（2）相对论效应能量 索末菲形式

Rhc 2(Z )4 13

Er （2） n4n n3

海森伯和约丹形式