《光谱学第八章2011.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《光谱学第八章2011.ppt（43页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、8.1实验现象实验现象 n n当用分辨率很高的仪器（如干涉分光仪、大型凹当用分辨率很高的仪器（如干涉分光仪、大型凹当用分辨率很高的仪器（如干涉分光仪、大型凹当用分辨率很高的仪器（如干涉分光仪、大型凹面光栅的高阶光谱、高分辨率激光光谱技术）来面光栅的高阶光谱、高分辨率激光光谱技术）来面光栅的高阶光谱、高分辨率激光光谱技术）来面光栅的高阶光谱、高分辨率激光光谱技术）来观察原子的各个观察原子的各个观察原子的各个观察原子的各个多重线多重线多重线多重线（即（即（即（即精细结构精细结构精细结构精细结构）的谱线时，）的谱线时，）的谱线时，）的谱线时，发现每条谱线还可分为许多靠得非常近的谱线，发现每条谱线还可
2、分为许多靠得非常近的谱线，发现每条谱线还可分为许多靠得非常近的谱线，发现每条谱线还可分为许多靠得非常近的谱线，这种分裂称为这种分裂称为这种分裂称为这种分裂称为超精细结构超精细结构超精细结构超精细结构。n n精细结构的相邻两条谱线间隔一般在精细结构的相邻两条谱线间隔一般在精细结构的相邻两条谱线间隔一般在精细结构的相邻两条谱线间隔一般在0.1nm0.1nm至几个至几个至几个至几个nmnm甚至更大的范围甚至更大的范围甚至更大的范围甚至更大的范围。n n而超精细结构相邻两条谱线间隔约为而超精细结构相邻两条谱线间隔约为而超精细结构相邻两条谱线间隔约为而超精细结构相邻两条谱线间隔约为0.001nm-0.0
3、01nm-0.01nm0.01nm数量级。数量级。数量级。数量级。镨（原子）若干谱线的超精细结构镨（原子）若干谱线的超精细结构 n n实验上最早观察到光谱线超精细结构的是迈克尔实验上最早观察到光谱线超精细结构的是迈克尔实验上最早观察到光谱线超精细结构的是迈克尔实验上最早观察到光谱线超精细结构的是迈克尔逊、法布里和珀罗等人。逊、法布里和珀罗等人。逊、法布里和珀罗等人。逊、法布里和珀罗等人。n n当初人们认为这种超精细结构是因为各种原子有当初人们认为这种超精细结构是因为各种原子有当初人们认为这种超精细结构是因为各种原子有当初人们认为这种超精细结构是因为各种原子有若干不同同位素存在引起的。若干不同同
4、位素存在引起的。若干不同同位素存在引起的。若干不同同位素存在引起的。n n但是，后来发现即使对于没有同位素的原子，如但是，后来发现即使对于没有同位素的原子，如但是，后来发现即使对于没有同位素的原子，如但是，后来发现即使对于没有同位素的原子，如BiBi、PrPr原子的光谱也能观察到超精细结构，而用原子的光谱也能观察到超精细结构，而用原子的光谱也能观察到超精细结构，而用原子的光谱也能观察到超精细结构，而用同位素效应无法解释。同位素效应无法解释。同位素效应无法解释。同位素效应无法解释。n n理论上对超精细结构作出解释的是泡利提出的理论上对超精细结构作出解释的是泡利提出的理论上对超精细结构作出解释的是
5、泡利提出的理论上对超精细结构作出解释的是泡利提出的原原原原子核自旋假说子核自旋假说子核自旋假说子核自旋假说。n n另外，某些有多种同位素的原子，另外，某些有多种同位素的原子，另外，某些有多种同位素的原子，另外，某些有多种同位素的原子，同位素效应同位素效应同位素效应同位素效应会会会会引起谱线位移，也出现多条谱线。引起谱线位移，也出现多条谱线。引起谱线位移，也出现多条谱线。引起谱线位移，也出现多条谱线。铀（铀（U）原子）原子=424.44nm的同位素的同位素位移光谱位移光谱 n n同位素效应同位素效应同位素效应同位素效应的多重线，其机理与的多重线，其机理与的多重线，其机理与的多重线，其机理与核自旋
6、核自旋核自旋核自旋引起的谱引起的谱引起的谱引起的谱线分裂不同。线分裂不同。线分裂不同。线分裂不同。n n但是这两种效应所引起的多重线出现，相邻两条但是这两种效应所引起的多重线出现，相邻两条但是这两种效应所引起的多重线出现，相邻两条但是这两种效应所引起的多重线出现，相邻两条谱线间隔在相同的数量级之内，所以谱线间隔在相同的数量级之内，所以谱线间隔在相同的数量级之内，所以谱线间隔在相同的数量级之内，所以两者通常统两者通常统两者通常统两者通常统称为超精细结构称为超精细结构称为超精细结构称为超精细结构。8.2原子核自旋及其磁矩原子核自旋及其磁矩 8.2.1 核自旋及磁矩核自旋及磁矩 与电子自旋的情况相类
7、似，原子核也有一个自旋角与电子自旋的情况相类似，原子核也有一个自旋角动量动量 ，它的大小根据量子力学的结果表示为：，它的大小根据量子力学的结果表示为：I称为称为核自旋量子数核自旋量子数，它可以是整数或，它可以是整数或半整数半整数。（8.1）n n原子的原子的原子的原子的核子数核子数核子数核子数（即原子核中质子数和中子数之和）（即原子核中质子数和中子数之和）（即原子核中质子数和中子数之和）（即原子核中质子数和中子数之和）为为为为偶数偶数偶数偶数的，的，的，的，I I为为为为整数整数整数整数；n n核子数为核子数为核子数为核子数为奇数奇数奇数奇数的，的，的，的，I I为为为为半半半半整数；整数；整
8、数；整数；n n而核中的质子数和中子数而核中的质子数和中子数而核中的质子数和中子数而核中的质子数和中子数均为均为均为均为偶数的，偶数的，偶数的，偶数的，I=0I=0；n n对于核中只是一个质子的对于核中只是一个质子的对于核中只是一个质子的对于核中只是一个质子的氢原子氢原子氢原子氢原子，I=1/2I=1/2。对于不同的原子，对于不同的原子，I取值不同取值不同 对于对于氢原子氢原子，核自旋产生的磁矩，核自旋产生的磁矩 的大小可以表的大小可以表示为：示为：为为核核g因子因子（它的数值不能通过公式计算，只能由（它的数值不能通过公式计算，只能由实验实验测得，测得，其数值其数值有正有负有正有负）。）。（8
9、.2）电子自旋电子自旋产生的磁矩：产生的磁矩：mp为质子的质量，它约为电子质量为质子的质量，它约为电子质量me的的1836倍。倍。（8.3）上式可以改写为：上式可以改写为：实验表明实验表明gI的数值为的数值为1的数量级，的数量级，I*与与J*有相同的有相同的数量级，因此核磁矩是原子磁矩的数量级，因此核磁矩是原子磁矩的1/2000左右。左右。（8.4）以上是对氢原子而言的，对于一般原子，核磁矩为：以上是对氢原子而言的，对于一般原子，核磁矩为：（8.5）8.2.2 包括核自旋的矢量模型包括核自旋的矢量模型 对于多电子原子，在对于多电子原子，在LS耦合方式中，电子的总轨道耦合方式中，电子的总轨道角动
10、量角动量 与总自旋角动量与总自旋角动量 耦合得出原子的总角动耦合得出原子的总角动量量 ，在那里，没有考虑到原子核自旋的情况。，在那里，没有考虑到原子核自旋的情况。当考虑到原子核具有核自旋角动量当考虑到原子核具有核自旋角动量 时，原子的时，原子的总角动量总角动量 应该是由应该是由 与与 耦合组成耦合组成。电子的总角动量与核自旋电子的总角动量与核自旋耦合的矢量模型耦合的矢量模型 n n若若若若JIJI，F F可取（可取（可取（可取（2I+12I+1）个不同值；）个不同值；）个不同值；）个不同值；n n若若若若JIJI，F F可取（可取（可取（可取（2J+12J+1）个不同值；）个不同值；）个不同值
11、；）个不同值；量子数量子数F取值为取值为（8.6）8.2.3 核自旋与电子的相互作用核自旋与电子的相互作用 设设核外电子运动核外电子运动在核处产生的磁场为在核处产生的磁场为 显然磁场强度显然磁场强度 应与原子磁矩应与原子磁矩J成正比，即成正比，即 磁场与核磁矩相互作用产生的附加能量为：磁场与核磁矩相互作用产生的附加能量为：（8.7）（8.8）（8.9）将公式（将公式（8.7）代入式（）代入式（8.8）可得）可得 式中式中A为与为与gI、gJ、B等有关的比例系数，根据三等有关的比例系数，根据三角形定律角形定律 代入式（代入式（8.10），得），得（8.10）n n因为原子的核自旋量子数因为原子的
12、核自旋量子数因为原子的核自旋量子数因为原子的核自旋量子数I I是确定的，故对于一给是确定的，故对于一给是确定的，故对于一给是确定的，故对于一给定量子数定量子数定量子数定量子数J J的能级，因的能级，因的能级，因的能级，因F F值不同而发生分裂。值不同而发生分裂。值不同而发生分裂。值不同而发生分裂。n n例如，对于例如，对于例如，对于例如，对于L=2L=2，S1/2S1/2，J=5/2J=5/2，I=9/2I=9/2，则，则，则，则F F可取可取可取可取2 2、3 3、4 4、5 5、6 6、7 7等值。等值。等值。等值。（8.11）在在LS耦合中，超精细结构光谱项的符号是将耦合中，超精细结构光
13、谱项的符号是将F值值标志在原光谱项符号的左下角。标志在原光谱项符号的左下角。例如，例如，F=7的光谱项写作的光谱项写作 若在若在jj耦合中，则写为耦合中，则写为 J=5/2，I=9/2能级的超精细结构能级的超精细结构 8.2.4 朗德间隔定则及朗德间隔定则及F的选择定则的选择定则 从式（从式（8.11）中可以看出，超精细结构中相邻两）中可以看出，超精细结构中相邻两F能级之间的间隔为能级之间的间隔为 上式就是超精细结构的朗德间隔定则，也就是说，上式就是超精细结构的朗德间隔定则，也就是说，相邻两相邻两F能级之间的间隔能级之间的间隔正比于较大的正比于较大的F值值。F量子数的选择定则为量子数的选择定则
14、为（8.12）由由Bi的超精细结构光谱测量得到能级间隔为的超精细结构光谱测量得到能级间隔为：T=0.256,0.312,0.385,0.491,0.563cm-1 它们之间的比例为它们之间的比例为34567，从而表明朗德间，从而表明朗德间隔法则与实验符合得很好。隔法则与实验符合得很好。超精细结构超精细结构（a）Bi=4122（b）Bi=5270（c）Pr=4382 三条谱线的超精细结构谱图三条谱线的超精细结构谱图 n n一般是在已知光谱项精细结构的情况下，考虑能一般是在已知光谱项精细结构的情况下，考虑能一般是在已知光谱项精细结构的情况下，考虑能一般是在已知光谱项精细结构的情况下，考虑能级的超精
15、细结构，因此能级的级的超精细结构，因此能级的级的超精细结构，因此能级的级的超精细结构，因此能级的J J值是已知的值是已知的值是已知的值是已知的；n n对于某一个原子，它的所有光谱项的对于某一个原子，它的所有光谱项的对于某一个原子，它的所有光谱项的对于某一个原子，它的所有光谱项的I I值是相同的值是相同的值是相同的值是相同的；8.2.4 光谱的超精细结构分析光谱的超精细结构分析 由光谱的超精细结构可以推断出原子能级的超精细由光谱的超精细结构可以推断出原子能级的超精细结构，并能结构，并能导出原子的核自旋导出原子的核自旋。分析超精细结构的。分析超精细结构的主要依据是：主要依据是：n n如果跃迁发生在
16、两个如果跃迁发生在两个如果跃迁发生在两个如果跃迁发生在两个J J值不同的光谱项之间，而不值不同的光谱项之间，而不值不同的光谱项之间，而不值不同的光谱项之间，而不同组这样的谱项组合所得到光谱线的分支数是相同组这样的谱项组合所得到光谱线的分支数是相同组这样的谱项组合所得到光谱线的分支数是相同组这样的谱项组合所得到光谱线的分支数是相同的话，光谱线的分支数目直接给出了同的话，光谱线的分支数目直接给出了同的话，光谱线的分支数目直接给出了同的话，光谱线的分支数目直接给出了2I+12I+1的值。的值。的值。的值。n n若所得到的光谱线的分支数不同，则分支数将给若所得到的光谱线的分支数不同，则分支数将给若所得
17、到的光谱线的分支数不同，则分支数将给若所得到的光谱线的分支数不同，则分支数将给出出出出2J+12J+1值。这样我们就不能从分支数直接求得值。这样我们就不能从分支数直接求得值。这样我们就不能从分支数直接求得值。这样我们就不能从分支数直接求得I I值。值。值。值。n n这时需要借助朗德间隔法则求出这时需要借助朗德间隔法则求出这时需要借助朗德间隔法则求出这时需要借助朗德间隔法则求出F F值，再由此得出值，再由此得出值，再由此得出值，再由此得出I I值。值。值。值。8.3同位素位移同位素位移 n n所谓同位素是指所谓同位素是指所谓同位素是指所谓同位素是指原子序数原子序数原子序数原子序数Z Z相同而原子
18、量不同相同而原子量不同相同而原子量不同相同而原子量不同，在，在，在，在元素周期表中占有同一位置的元素。元素周期表中占有同一位置的元素。元素周期表中占有同一位置的元素。元素周期表中占有同一位置的元素。n n大多素的化学元素都有一些数目不等的同位素，大多素的化学元素都有一些数目不等的同位素，大多素的化学元素都有一些数目不等的同位素，大多素的化学元素都有一些数目不等的同位素，每一种同位素都有每一种同位素都有每一种同位素都有每一种同位素都有独自的独自的独自的独自的一套能级，对应于一给一套能级，对应于一给一套能级，对应于一给一套能级，对应于一给定的电子跃迁，这些同位素将产生一组光谱线，定的电子跃迁，这些
19、同位素将产生一组光谱线，定的电子跃迁，这些同位素将产生一组光谱线，定的电子跃迁，这些同位素将产生一组光谱线，各谱线的波长（或波数）稍有不同，存在一微小各谱线的波长（或波数）稍有不同，存在一微小各谱线的波长（或波数）稍有不同，存在一微小各谱线的波长（或波数）稍有不同，存在一微小位移，称为位移，称为位移，称为位移，称为同位素位移同位素位移同位素位移同位素位移。n n不过一种元素的不同同位素，其原子核的正电荷不过一种元素的不同同位素，其原子核的正电荷不过一种元素的不同同位素，其原子核的正电荷不过一种元素的不同同位素，其原子核的正电荷数相同，其核外电子的数目和组态也相同，仅是数相同，其核外电子的数目和
20、组态也相同，仅是数相同，其核外电子的数目和组态也相同，仅是数相同，其核外电子的数目和组态也相同，仅是原子核的质量不同原子核的质量不同原子核的质量不同原子核的质量不同，对电子的运动影响并不显著，对电子的运动影响并不显著，对电子的运动影响并不显著，对电子的运动影响并不显著，所以这种同位素位移不会很大，一般约为所以这种同位素位移不会很大，一般约为所以这种同位素位移不会很大，一般约为所以这种同位素位移不会很大，一般约为0.0010.001至至至至0.01nm0.01nm，与核自旋引起的超精细结构分裂同一数，与核自旋引起的超精细结构分裂同一数，与核自旋引起的超精细结构分裂同一数，与核自旋引起的超精细结构
21、分裂同一数量级。量级。量级。量级。n n同位素位移与原子核的构造紧密相关，所以研究同位素位移与原子核的构造紧密相关，所以研究同位素位移与原子核的构造紧密相关，所以研究同位素位移与原子核的构造紧密相关，所以研究同位素效应对于揭示原子核结构具有重要意义。同位素效应对于揭示原子核结构具有重要意义。同位素效应对于揭示原子核结构具有重要意义。同位素效应对于揭示原子核结构具有重要意义。n n当元素存在同位素时，每一种同位素都有当元素存在同位素时，每一种同位素都有当元素存在同位素时，每一种同位素都有当元素存在同位素时，每一种同位素都有自己的自己的自己的自己的一套谱线。一套谱线。一套谱线。一套谱线。n n对应
22、于一定的电子跃迁，这些同位素将产生一组对应于一定的电子跃迁，这些同位素将产生一组对应于一定的电子跃迁，这些同位素将产生一组对应于一定的电子跃迁，这些同位素将产生一组同位素位移线。同位素位移线。同位素位移线。同位素位移线。n n当同位素的核自旋当同位素的核自旋当同位素的核自旋当同位素的核自旋I=0I=0时，这种同位素位移线没有时，这种同位素位移线没有时，这种同位素位移线没有时，这种同位素位移线没有超精细结构，当超精细结构，当超精细结构，当超精细结构，当核自旋不为零时核自旋不为零时核自旋不为零时核自旋不为零时，即，即，即，即I1/2I1/2时，同时，同时，同时，同位素位移线位素位移线位素位移线位素
23、位移线还要分裂成超精细结构还要分裂成超精细结构还要分裂成超精细结构还要分裂成超精细结构。8.3.1 同位素位移现象同位素位移现象 例如，例如，Hg原子的原子的Z=80，存在，存在7种同位素，它们的质种同位素，它们的质量数及在自然界中的丰度列于表中。量数及在自然界中的丰度列于表中。Hg原子的同位素原子的同位素 n n除除除除196196HgHg外，其它同位素含量都相当大，所以同位外，其它同位素含量都相当大，所以同位外，其它同位素含量都相当大，所以同位外，其它同位素含量都相当大，所以同位素位移线都较强，其中素位移线都较强，其中素位移线都较强，其中素位移线都较强，其中198198Hg,Hg,200
24、200 HgHg，202202Hg,Hg,204204HgHg的核自旋的核自旋的核自旋的核自旋I=0I=0，故它们的同位素位移线不存在超精，故它们的同位素位移线不存在超精，故它们的同位素位移线不存在超精，故它们的同位素位移线不存在超精细结构。细结构。细结构。细结构。nn199199HgHg和和和和201201HgHg的核自旋的核自旋的核自旋的核自旋I I分别为分别为分别为分别为1/21/2和和和和3/23/2。199Hg和和201Hg同位素位移谱线及相应的能级跃迁同位素位移谱线及相应的能级跃迁 n n对于引起同位素位移的原因，人们首先想到的就对于引起同位素位移的原因，人们首先想到的就对于引起同
25、位素位移的原因，人们首先想到的就对于引起同位素位移的原因，人们首先想到的就是是是是原子核的质量效应原子核的质量效应原子核的质量效应原子核的质量效应，这是由于同位素的核质量，这是由于同位素的核质量，这是由于同位素的核质量，这是由于同位素的核质量不同会引起不同会引起不同会引起不同会引起里德伯常数的不同里德伯常数的不同里德伯常数的不同里德伯常数的不同，使得原子的能级，使得原子的能级，使得原子的能级，使得原子的能级发生位移，从而引起光谱线发生位移。发生位移，从而引起光谱线发生位移。发生位移，从而引起光谱线发生位移。发生位移，从而引起光谱线发生位移。8.3.2 理论解释理论解释 n可见，对于不同同位素的
26、可见，对于不同同位素的相同电子跃迁相同电子跃迁的光谱线，的光谱线，原子量大的同位素，其谱线的波数较大。原子量大的同位素，其谱线的波数较大。n这种现象，称为同位素光谱线的这种现象，称为同位素光谱线的质量位移效应质量位移效应。上述结果是对上述结果是对单电子单电子原子而言的，对于原子而言的，对于多电子多电子原子，原子，情况较为复杂，但情况较为复杂，但实验结果表明实验结果表明，（，（8.16）和）和（8.17）式）式仍近似成立仍近似成立。由于波数相对位移由于波数相对位移 1/M2 因此，重元素的同位素位移很微小，氢同位素因为因此，重元素的同位素位移很微小，氢同位素因为原子量最小，同位素位移的效应最大，
27、用普通的光原子量最小，同位素位移的效应最大，用普通的光谱仪就可以观察到氢和氘的谱线位移。谱仪就可以观察到氢和氘的谱线位移。n n上述理论认为，同位素位移量随着原子核质量的上述理论认为，同位素位移量随着原子核质量的上述理论认为，同位素位移量随着原子核质量的上述理论认为，同位素位移量随着原子核质量的变大而减小。变大而减小。变大而减小。变大而减小。n n实验结果表明，在原子序实验结果表明，在原子序实验结果表明，在原子序实验结果表明，在原子序Z Z较小时，同位素位移确较小时，同位素位移确较小时，同位素位移确较小时，同位素位移确实随着实随着实随着实随着Z Z的增大而减小。但是对于原子序很大（的增大而减小
28、。但是对于原子序很大（的增大而减小。但是对于原子序很大（的增大而减小。但是对于原子序很大（Z Z4040）的元素，实验发现，其）的元素，实验发现，其）的元素，实验发现，其）的元素，实验发现，其同位素位移却是随同位素位移却是随同位素位移却是随同位素位移却是随着核质量着核质量着核质量着核质量MM增大而增大增大而增大增大而增大增大而增大。n n显然，这种现象不能用核显然，这种现象不能用核显然，这种现象不能用核显然，这种现象不能用核质量效应质量效应质量效应质量效应来解释。来解释。来解释。来解释。n n泡利等人提出，对于原子序较大的原子，其同位泡利等人提出，对于原子序较大的原子，其同位泡利等人提出，对于
29、原子序较大的原子，其同位泡利等人提出，对于原子序较大的原子，其同位素位移将是核素位移将是核素位移将是核素位移将是核体积效应体积效应体积效应体积效应起主要作用。起主要作用。起主要作用。起主要作用。半径为半径为r0的原子核的原子核的势能曲线的势能曲线 对于最简单的情况，假设原子核具有对于最简单的情况，假设原子核具有对于最简单的情况，假设原子核具有对于最简单的情况，假设原子核具有球对称的电荷球对称的电荷球对称的电荷球对称的电荷分布分布分布分布，且电荷在半径为，且电荷在半径为，且电荷在半径为，且电荷在半径为r r0 0的球内是均匀分布的。的球内是均匀分布的。的球内是均匀分布的。的球内是均匀分布的。实线
30、部分表示作用实线部分表示作用实线部分表示作用实线部分表示作用在电子上的静电势，在电子上的静电势，在电子上的静电势，在电子上的静电势，虚线部分表示点电虚线部分表示点电虚线部分表示点电虚线部分表示点电荷的势能。荷的势能。荷的势能。荷的势能。任意任意任意任意r r处两者的势能差为处两者的势能差为处两者的势能差为处两者的势能差为VV（r r），如图所示。为），如图所示。为），如图所示。为），如图所示。为此对应于球对称电荷密度分布此对应于球对称电荷密度分布此对应于球对称电荷密度分布此对应于球对称电荷密度分布 e e（r r），其两者的），其两者的），其两者的），其两者的能量差可表示为能量差可表示为能量差
31、可表示为能量差可表示为（8.18）这里假设两个势能曲线的这里假设两个势能曲线的e（r）是相同的，因而）是相同的，因而E表示一级微扰能量。表示一级微扰能量。对于对于质量数分别为质量数分别为A和和A+A的两种不同的同位素的两种不同的同位素，两者的势能差为两者的势能差为V，则一级能量差为，则一级能量差为（8.19）在典型情况下，理论估计它的数量级为在典型情况下，理论估计它的数量级为在典型情况下，理论估计它的数量级为在典型情况下，理论估计它的数量级为100cm100cm-1-1，实际观察到的同位素位移实际观察到的同位素位移实际观察到的同位素位移实际观察到的同位素位移EE的大小在的大小在的大小在的大小在
32、0.0050.005到到到到1 1 cmcm-1-1量级。量级。量级。量级。下面分析一下同位素位移与原子核几何大小的依赖下面分析一下同位素位移与原子核几何大小的依赖关系。如果关系。如果e（r）是由薛定谔函数）是由薛定谔函数 导出的，导出的，那么在原子核内它实际上是一个常数。那么在原子核内它实际上是一个常数。光谱项的同位素位移可以写成仅依赖于电子态的因光谱项的同位素位移可以写成仅依赖于电子态的因子子 和核因子和核因子C的乘积，而的乘积，而核因子核因子C仅取决于两个仅取决于两个同位素核的性质同位素核的性质。上述关系可表示为。上述关系可表示为 （8.20）用量子力学方法可以求得用量子力学方法可以求得
33、（8.21）F(Z)是与同位素性质有关的因子是与同位素性质有关的因子,它的大小接近于它的大小接近于1的量级的量级 球形核的同位素系数球形核的同位素系数C的计算值的计算值 从式（从式（8.20）和（）和（8.21）可以看出，同位素位移随核）可以看出，同位素位移随核电荷及半径的增加而增加。电荷及半径的增加而增加。n n此外，只是同位素的核自旋此外，只是同位素的核自旋此外，只是同位素的核自旋此外，只是同位素的核自旋I=0I=0的，这种同位素的的，这种同位素的的，这种同位素的的，这种同位素的谱线才没有超精细结构；谱线才没有超精细结构；谱线才没有超精细结构；谱线才没有超精细结构；n n对于对于对于对于核
34、自旋核自旋核自旋核自旋（I1/2I1/2）不为零不为零不为零不为零的同位素，其谱线的同位素，其谱线的同位素，其谱线的同位素，其谱线还还还还要分裂成超精细结构要分裂成超精细结构要分裂成超精细结构要分裂成超精细结构。n n在此以前，我们把原子核电荷当作点电荷或球对在此以前，我们把原子核电荷当作点电荷或球对在此以前，我们把原子核电荷当作点电荷或球对在此以前，我们把原子核电荷当作点电荷或球对称分布电荷来对待。核物理的实验资料证明，核称分布电荷来对待。核物理的实验资料证明，核称分布电荷来对待。核物理的实验资料证明，核称分布电荷来对待。核物理的实验资料证明，核有一定的大小，而且核电荷的分布至少是有一定的大
35、小，而且核电荷的分布至少是有一定的大小，而且核电荷的分布至少是有一定的大小，而且核电荷的分布至少是旋转椭旋转椭旋转椭旋转椭球形球形球形球形，在少数特殊情形中是球形。，在少数特殊情形中是球形。，在少数特殊情形中是球形。，在少数特殊情形中是球形。n n核电荷的分布偏离球形核电荷的分布偏离球形核电荷的分布偏离球形核电荷的分布偏离球形时，原子中电子的能量就时，原子中电子的能量就时，原子中电子的能量就时，原子中电子的能量就受到偏离的附加影响，此影响会在光谱的受到偏离的附加影响，此影响会在光谱的受到偏离的附加影响，此影响会在光谱的受到偏离的附加影响，此影响会在光谱的超精细超精细超精细超精细结构结构结构结构中表现出来。中表现出来。中表现出来。中表现出来。精品课件精品课件！