Johdanto
Tunnettu soodankeltaisen aallonpituus on 589,3 nm, joka on natriumspektrin päälinjan ensimmäinen spektri. Molemmilla alkalimetalliatomeilla on samanlaiset rakenteet, ja sisemmän kerroksen Z-1 elektroni atomiytimen kanssa on totta. Uloimmassa kerroksessa on vain yksi hintaelektroni, joka on samanlainen kuin vetyatomi, ja elektronien liike on polarisoitunut ja läpäissyt koko roolin, mikä aiheuttaa suuren jakautumisen elektronienergiasta eri raiteille, ja energiataso on rappeutunut L. Lisäksi koska elektronikara on erilainen, spin-kiertoradan energiataso on kytketty niin, että alkalimetalliatomin energiataso on yksikerroksinen, muut P-, D- ja F-tilat ovat kaksikerroksisia. Yksikköhintaisen atomispektroskopian valinnasta riippuen voidaan päätellä, että pääviiva ja terävä viiva ovat kaksijohtiminen rakenne, diffuusi ja perusviivajärjestelmä.
Havaintotulokset
Kuvassa 1 on litiumatomispektroskopian neliviivajärjestelmä. Kuvasta 1 näkyy, että päälinjan aallonpituusalue on levein, ja ensimmäinen on punainen ja loput ovat ultraviolettisäteilyssä. Linjaraja on 229,97 nm; ensimmäinen apulinja on näkyvässä optisessa vyöhykkeessä; kaksi ensimmäistä toissijaista viivasarjaa on infrapuna-alueella, loput näkyvällä optisella vyöhykkeellä, toinen viiva on sama viivajärjestelmä, Bergmanin viiva on infrapuna-alueita, muilla alkalimetalliatomeilla on samanlaiset spektriviivat, vain eri aallonpituudet, esim. natriumin päälinjana on tuttu keltainen valo, ja aallonpituus on 589,3 nm.
Atomirakenne
Alkalimetalliatomi on samanlainen kuin vetyatomien molekyylispektri, mikä on samanlainen kuin niiden atomirakenteet, vaikka alkalimetallialkuaine eroaa erittäin paljon vedyn luonteesta elementti, mutta ne kaikki On vain yksi ulkoelektroni, jota kutsutaan hintaelektroneiksi. Täysin taittuva kuorielektroni ytimen atomisella ydinkoostumuksella, hintaelektroni on atomirealin keskeisessä potentiaalikentässä. Litiumin, natriumin, kaliumin, 铷, 铷,, elektronien lukumäärän mukaan todellisuudessa, 2, 10, 18, 36, 54, 86, valenssin kiskojen päämäärät ovat N≥2, n ≥ 3, vastaavasti. , N ≥ 4, N ≥ 5, n ≥ 6.
Energiatason kaava
Alkalimetalliatomien ja vetyatomien samankaltainen kaava energiatason kaava on kvanttihäviö, on positiivinen luku, joka liittyy liikemäärän kulmamäärän kvantti L. R Se on alkalimetallin vakio. On selvää, että alkalimetallin energiataso ei liity pelkästään N:ään, vaan myös L:ään. Yllä oleva yhtälö voidaan kirjoittaa myös z *:lla, jota kutsutaan kelvolliseksi ydinvaraukseksi. Kun litiumia käytetään esimerkkinä, on neljä riviä kaavaa
päälinja |
|
||
|
|
Ensimmäinen toissijainen rivi
|
|
|
|
|
toinen apuvälilehti |
|
|
|
Bergman Line |
|
|
|
Muiden alkalimetalliatomien viivakaava on samanlainen. Kuva 2 on kaaviokuva litiumatomin energiatasosta ja spektriviivasta.
Kun resoluution spektrofotometrin on tarkoitus tarkkailla alkalimetalliatomin spektriviivaa, se näkyy kahdesta tai kolmesta terävästä viivasta, jota kutsutaan spektriviivan kaksoisrakenteeksi (tai kaksoiskaksoisrakenne on joskus jota kutsutaan alkalimetalliatomispektrin hienorakenteeksi. Esimerkiksi natriumspektrin päälinjan ensimmäinen kaistale koostuu kahdesta juovasta, 589,0 nm ja 589,6 nm. Keskiarvo on 589,3 nm ja kaikkien alkalien spektri metalliatomeilla on samanlainen kaksoisrakenne.
Alkalimetalliatomilinjan kaksoisrakenne johtuu elektronien spinin ja liikkeen vuorovaikutuksen tuloksista, ja elektronien itsekiertokulma on yhtä suuri kuin spin-kvantin lukumäärä s = 1/2. Myös siksi, että elektronin spinkulman määrä on vain kaksi suuntausta kiertoradan kulmaan nähden, kokonaiskulmaliikemäärä kvanttidigitaalinen alkalimetalliatomi on vain yksi hintaelektroni ja koko kotelokerroksen kokonaiskulma on liikuteltava. Nolla, hintaelektronin liikemäärä on yhtä suuri kuin atomin kokonaiskulmamomentti.
vastaa spinin kahta suuntausta, elektronien spin ja radan vuorovaikutukset ovat aiheuttaneet energiatason jakautumisen kahdeksi, joten alkalimetalliatomien spektroskopia on kaksikerroksinen, kun л = 0, 1 2, 3, .. S, P, D, F, ... käytä symbolia 2S┩, 2P┩, 2D 崰, 2D 嵻, ..., jossa yläkulman kulma 2 edustaa energiatason tasojen lukumäärää, oikea alakulma kulma Standardi edustaa J-arvoa, teoreettinen laskelma osoittaa, että alkalimetalliatomin kahden kerroksen energiatasojen välinen aika voidaan ilmaista seuraavasti:
jossa
α on hienorakennevakio. Yllä olevasta kaavasta voidaan nähdä, että δ pienennetään N:llä, л ja z *:n kasvu kasvaa nopeasti, mikä on linjassa kokeellisen havainnon kanssa.
Atomispektri johtuu elektronien välisestä siirtymästä eri energiatasojen välillä. Säteilysiirtymän valinnasta riippuen: Δл = ± 1, ΔJ = 0, ± 1. Siksi jokainen alkalimetalliatomin spektrilanka voidaan esittää seuraavasti:
päälinja |
|
|
|
|
toinen lisäjärjestelmä |
|
|
|
|
Ensimmäinen toisiojohto |
|
|
|
|
< P> Bergmanniitti ||
|
jossa nuoli osoittaa siirtymän kahden tason välillä, eli spektriviivaa. Nuolen vasen pää osoittaa kuvatekstiä, n-arvo muuttuu; oikea pää osoittaa alemman energiatason ja sen n-arvo on kiinteä. Esimerkiksi litiumin päälinjan oikean pään tulee olla 22S ┩ eli litiumin perustila n = 2; natriumpohjainen n = 3. Natriumatomien energiataso ja siirtymäprosessi on esitetty kuvassa 3.
Kuten kuvasta 3 voidaan nähdä, pääjohtojärjestelmä ja toinen toisiojohto koostuvat kaksijohtimisesta; ensimmäinen toissijainen linja ja Bergmanin linja (ei esitetty) koostuu kolmesta johdosta. Alkalimetallispektrissä sen lisäksi, että litiumatomin kaksoisviivaetäisyys on liian pieni, muiden alkalimetallispektroskopian kaksijohtiminen rakenne on selkeä. Kun otetaan esimerkkinä ensimmäinen alkalimetallipäälinjojen pari, natriumin, kaliumin, 铷,,, järjestys on 0,6 nm, 3,4 nm, 14,7 nm, 42,2 nm, ensimmäinen näkyvän ja cesiumin pari, vastaavasti. Kaukana.
Alkalimetallispektrin ultrahienoon rakenteeseen voidaan viitata atomispektroskopian superhienossa rakenteessa.