1 -3 钠原子光谱 引言 研究元素的光谱是了解原子结构的一个重要途径。通过对原子光谱的研究，可以了解原子内部电子的运动，并导致电子自旋的发现和元素周期表的解释。 通过对氢原子光谱的研究，人们认识到电子绕原子核运动时只能处于一些能量不连续的状态，得到了关于氢原子结构的认识。氢原子是单电子原子，结构比较简单，原子内部相互作用也比较简单。对于多电子原子，除了原子核与电子的相互作用外，还存在着电子之间的相互作用，电子的自旋运动和轨道运动间的相互作用也更加显著。钠原子序数为 1 1 ，具有稳定的满内壳层结构，外层有一个价电子，其光谱结构比较简单，也比较典型。在激光光谱日益发展的今天，钠原子光谱仍是人们深入研究的对象之一。本实验以钠原子光谱为例，研究多电子原子的光谱结构。以加深对碱金属原子的外层电子与原子实相互作用以及自旋运动与轨道运动相互作用的理解。 预习思考 1 ．与氢原子主量子数相同的能级相比，钠原子的能级有哪些差别，造成这些差别的原因是什么？ 2 ．如何通过光栅光谱仪获得钠原子的光谱图像？ 3 ．根据测量的钠光谱线结果，如何利用里德伯表求出各个线系谱线对应的上下能级的主量子数、量子缺和光谱项，进而绘制出钠原子的能级图？ 实验目的 1 ．学习使用光栅光谱仪测量钠原子光谱的实验方法。 2 ．加深对碱金属原子的外层电子与原子实相互作用以及自旋与轨道运动相互作用的理解。 3 ．掌握计算钠原子的价电子在不同轨道运动时的量子缺的方法，学会绘制钠原子的部分能级图。 实验原理 一、钠原子光谱的线系 氢原子光谱线的波数可写成： 221211HRnn （1 .3 .1 ） 式中 RH 是氢的里德伯常数。当 n 1 =2 ，n 2 依次为 3 ，4 ，5 ，…时，为巴耳末线系各谱线波数。原子能级En 可表示为 2HnREcn （1 .3 .2 ） 令2nHTRn，则nnEcT ，Tn 称为光谱项。 对于只有一个价电子的碱金属原子，例如钠原子，其价电子是在核与内层电子所组成的原子实的库仑场中运动，和氢原子有些类似。但是，由于原子实的存在，价电子处于不同量子态时，或者按轨道模型的描述，处于不同的轨道时，它和原子实的相互作用是不同的。价电子处于不同轨道时，它们的轨道在原子实中的贯穿程度也不同，所以受到的作用不同；还有，价电子处于不同轨道时，引起原子实极化的程度也不同。这二者都要影响原子的能量，因此，电子所处轨道的主...
