第四章 碱金属原子和电子自旋(9)

按照电磁学的理论，一个磁性物体在磁场中的能量是-μBcosθ，μ是这物体的磁矩，θ是μ和B的夹角。目前所考虑的是具有自旋磁矩 s的电子处在由于轨道运动而感受的磁场中，这样附加的能量可以表达为

Els sBcos （2）

图4.8a代表θ=180°的情况，图4.8b代表θ=0°的情况。由（2）式可知，a图情况的能量比b图情况的能量大。这能量加在未考虑自旋的原子能级上，就形成双层能级。注意a

11

图j l ，b图j l ，足见具有较大j值的能级高于较小j值的能级。

22

较准确的角动量表达式是量子力学的公式：

h

l* （3）

2 h1

ps s*, (s=) （4）

2 2h

pj j*, j l s或l s （5）

2 pl 这里l

*等是ps就不能同pl平行或反平行。图4.8中代表pj形成的矢量图需要改变。例如l 1,j 1 则

pl h

1.41 2

1311

或1 ，2222

ps

h

0.87

2 h

1.94

2 h

0.87

2

pj

或

pj

这三个角动量，用矢量表示，就有如图4.9的关系。这里自旋仍有两个取向。由图可见，一个θ大于90°，一个小于90

°。相当于这两个取向，按照（2）式有两个能量，构成两层能级。