第四章 碱金属原子和电子自旋(7)

4.3，主线系是诸p能级跃迁到最低s能级的结果。从第二辅线系的情况已推得s能级是单层的，最低p能级是双层的，那么是否就可以推想所有p能级都是双层的，而且这双层的间隔随n量子数的增加而逐渐缩小，这个推论完全符合主线系的情况。这就是说，主线系每条线二成分的形成是由于有关p能级的双层结构。由此可以推想d能级，f能级都是双层的，而且双层的间隔也随n增加而缩小。那么怎样说明第一辅线系的三线结构呢？如果d能级是双层的，而最低 能级也是双层的，好像每线应有四成分。现在只出现三成分，从这三成分的间隔情况可推得是图4.7所示的跃迁结果。从图4.7可以看出，左右二成分的间隔是由于最低双层p能级的间隔，这是为第一辅线系诸线所共有的，而且也是为第二辅线系所共有的，因而是相同的。至于图4.7中右边二线的间隔是由于双图4.7d→p的跃迁和相应谱线结构层d能级的间隔，而第一辅线系诸线联系

着不同d能级， 因而这里所说二线的间隔随波数的增加而缩小。这样，第一辅线系又获得合理的说明。至于双层d能级中的较高一级为什么没有跃迁到双层p能级的较低一级，这在下一节要说明。

从上面的讨论，我们得到这样一个结论，碱金属原子的s能级是单层的，其余所有p、d、f等能级都是双层的。对同一l值，例如 l=1(p能级)随量子数n增加而渐减。从光谱线结构也可以认出，对同一n值，双层能级的间隔随l值的增加而渐减，例如n =4，4d的双层间隔小于4p的，而4f 的又小于4d的。

总之，碱金属原子的能级是一个双层结构的能级，只s能级是单层的。

4.4 电子自旋同轨道运动的相互作用

1、电子自旋与能级的分裂

(1)电子的固有矩

为了说明碱金属原子能级的双层结构，乌楞贝克和克德史密特在1925年首先提出，可以设想电子具有某种方式的自旋，其角动量等于

1h

，所以也称为电子的固有矩。

22

电子既有某种方式的转动而电子是带负电的，因而它也具有磁矩，这磁矩的方向同上述