1试写出钠原子主线系,第一辅线系,第二辅线系和伯格曼系的波数表达式。 2已知:Delta s=1.35 Delta P=0.86 Delta d=0.01,求钠原子的电离电势。 3若不考虑精细结构,则钠原子自3 D态向低能级跃迁时,可产生几条谱线是哪两个能级间的跃迁各对应哪个线系的谱线4若考虑精细结构,则上问中谱线分别是几线结构用光谱项表达式表示出相应的跃迁.
1试写出钠原子主线系,第一辅线系,第二辅线系和伯格曼系的波数表达式。
2已知
求钠原子的电离电势。
3若不考虑精细结构,则钠原子自3 D态向低能级跃迁时,可产生几条谱线是哪两个能级间的跃迁各对应哪个线系的谱线
4若考虑精细结构,则上问中谱线分别是几线结构用光谱项表达式表示出相应的跃迁.
题目解答
答案
1. 钠原子的谱线系波数表达式
钠原子的谱线系主要包括以下几个:
主线系
波数
的表达式为:

其中
是里德堡常量,( n' ) 和 ( n ) 分别是跃迁的起始和结束主量子数。
第一辅线系 :
波数
的表达式为:

这里的 ( n' ) 比主线系的 ( n ) 大 1 个单位。
第二辅线系:
波数
的表达式为:

这里的 ( n' ) 比主线系的 ( n ) 大 2 个单位。
伯格曼系 (Bergman series):
波数
的表达式为:

这里的 ( n' ) 比主线系的 ( n ) 大很多个单位,通常
2. 求钠原子的电离电势
已知数据:
(第一激发态能级与基态的能量差)
(第二激发态能级与基态的能量差)
(第三激发态能级与基态的能量差)
钠原子的电离电势 ( I ) 可以通过基态
第一激发态的能量差来计算:

因此,钠原子的电离电势 ( I ) 为 ( 1.35 ) eV。
3. 不考虑精细结构的情况下的跃迁谱线
在不考虑精细结构的情况下,钠原子自 3D 态向低能级跃迁可以产生两条谱线,这两个能级间的跃迁对应于第一辅线系和主线系的谱线。
具体来说,从 3D 到 3P 的跃迁将产生第一辅线系的谱线。从 3P 到 3S 的跃迁将产生主线系的谱线。
4. 考虑精细结构的情况下的跃迁谱线
考虑到精细结构,上述跃迁将细分为几条谱线。
从 3D 到 3P 的跃迁:
这个跃迁将分裂为两条主线系的谱线和两条第一辅线系的谱线。具体来说,分裂成:
之间的跃迁:产生主线系的谱线和第一辅线系的谱线。
从 3P 到 3S 的跃迁:
这个跃迁同样将分裂为几条谱线,包括主线系和可能的其他系列。
解析
主线系的波数表达式为:
$[ \overrightarrow {v}n',n={R}_{H}(\dfrac {1}{{n}^{2}}-\dfrac {1}{{(n')}^{2}})] $
其中,(R_H) 是里德堡常量,(n') 和 (n) 分别是跃迁的起始和结束主量子数。
步骤 2:第一辅线系波数表达式
第一辅线系的波数表达式为:
$[ \overrightarrow {v}n',n={R}_{H}(\dfrac {1}{{n}^{2}}-\dfrac {1}{{(n')}^{2}})] $
这里的 (n') 比主线系的 (n) 大 1 个单位。
步骤 3:第二辅线系波数表达式
第二辅线系的波数表达式为:
$[ \overrightarrow {v}n',n={R}_{H}(\dfrac {1}{{n}^{2}}-\dfrac {1}{{(n')}^{2}})] $
这里的 (n') 比主线系的 (n) 大 2 个单位。
步骤 4:伯格曼系波数表达式
伯格曼系的波数表达式为:
$[ \overrightarrow {v}n',n={R}_{H}(\dfrac {1}{{n}^{2}}-\dfrac {1}{{(n')}^{2}})] $
这里的 (n') 比主线系的 (n) 大很多个单位,通常$0(u\lt u)$
【答案】
主线系波数表达式:$[ \overrightarrow {v}n',n={R}_{H}(\dfrac {1}{{n}^{2}}-\dfrac {1}{{(n')}^{2}})] $
第一辅线系波数表达式:$[ \overrightarrow {v}n',n={R}_{H}(\dfrac {1}{{n}^{2}}-\dfrac {1}{{(n')}^{2}})] $
第二辅线系波数表达式:$[ \overrightarrow {v}n',n={R}_{H}(\dfrac {1}{{n}^{2}}-\dfrac {1}{{(n')}^{2}})] $
伯格曼系波数表达式:$[ \overrightarrow {v}n',n={R}_{H}(\dfrac {1}{{n}^{2}}-\dfrac {1}{{(n')}^{2}})] $
2. 求钠原子的电离电势
【解析】
步骤 1:计算电离电势
已知数据:
$\Delta S=1.35$(第一激发态能级与基态的能量差)
$\Delta P=0.86$(第二激发态能级与基态的能量差)
$\Delta d=0.01$(第三激发态能级与基态的能量差)
钠原子的电离电势 (I) 可以通过基态(←)第一激发态的能量差来计算:
$[ 8] =1] $
因此,钠原子的电离电势 (I) 为 (1.35) eV。
【答案】
钠原子的电离电势为 1.35 eV。
3. 不考虑精细结构的情况下的跃迁谱线
【解析】
步骤 1:确定跃迁谱线
在不考虑精细结构的情况下,钠原子自 3D 态向低能级跃迁可以产生两条谱线,这两个能级间的跃迁对应于第一辅线系和主线系的谱线。
具体来说,从 3D 到 3P 的跃迁将产生第一辅线系的谱线。从 3P 到 3S 的跃迁将产生主线系的谱线。