Sermina 7 Cac tran g tha i cu

Sermina 7: Cac tran g tha i cu a nguyên tư Nguyên tư trong tư trươ ng GVHH: GS, TS Lê Khă c Bi nh HVTH: Pha m Thanh Tâm

• Học liệu mở tiếng Việt: http: //mientayvn. com/OCW/MIT/Vat_li. html

Nô i dung tri nh ba y • Moment tư cu a nguyên tư • Ca c tra ng tha i cu a nguyên tư – Liên kê t L-S • Nguyên tư trong tư trươ ng ngoa i + Hiê u ư ng Zeeman thươ ng + Hiê u ư ng Zeeman di thươ ng (Weak field) + Hiê u ư ng Paschen-Back (Strong field)

1. Moment tư cu a nguyên tư Tiến động hay tuế sai, là hiện tượng trong đó trục của vật thể quay (ví dụ một phần của con quay hồi chuyển) "lắc lư" khi mô men lực tác động lên nó. Trong hiện tượng này, khi một vật thể xoay tròn, trục của nó nghiêng và quay theo vòng tròn ngược hướng với hướng quay của vật thể. Nếu như vận tốc góc và mô men lực tác động lên vật thể quay là các hằng số thì trục sẽ tạo ra một hình nón. Trên chuyển động này, vận tốc góc luôn vuông góc với mô men lực.

1. Moment tư cu a nguyên tư Moment tư quy đa o va moment tư spin cu a electron Momen quy đa o cu a e Momen spin cu a e Löôïng töû hoùa veà ñoä lôùn Löôïng töû hoùa veà khoâng gian Trạng thái electron được mô ta bơ i các số lượng tử n, l, ml và ms

1. Moment tư cu a nguyên tư Moment động lượng toàn phần của e Löôïng töû hoùa veà ñoä lôùn Löôïng töû hoùa veà khoâng gian Moment tư toàn phần của e Trạng thái electron được mô ta bơ i các số lượng tử n, l, j và mj

1. Moment tư cu a nguyên tư Moment qũy đạo tổng cộng Löôïng töû hoùa veà ñoä lôùn Löôïng töû hoùa veà khoâng gian Moment spin tổng cộng Löôïng töû hoùa veà ñoä lôùn Löôïng töû hoùa veà khoâng gian

1. Moment tư cu a nguyên tư Moment tư qũy đạo tổng cộng cu a nguyên tư Moment tư spin tổng cộng cu a nguyên tư Moment tư toa n phâ n cu a nguyên tư Thöøa soá Landeù

1. Moment tư cu a nguyên tư Liên kết j-j (Z>75) Liên kết L-S (Russell-Saunders) Z<50 Löôïng töû hoùa veà ñoä lôùn Löôïng töû hoùa veà khoâng gian

2. Ca c tra ng tha i cu a nguyên tư – Liên kê t L-S Ca c tra ng tha i cu a nguyên tư : L được hiểu là đại diện cho các chữ cái S ( khi L = 0 ), P ( khi L = 1 ), D( khi L = 2 ), F ( khi L = 3 ) , . . . Ví dụ : Các ký hiệu 3 P 0 , 3 P 1 , 3 P 2 và biểu thị cho các trạng thái của nguyên tử có cùng L = 1 và S = 1 nhưng có J khác nhau ( J = 0 , 1 và 2 ). 3 P 012 Các nguyên tử có các lớp vỏ hoàn toàn đầy electron có mô-men tổng cộng bằng 0.

2. Ca c tra ng tha i cu a nguyên tư – Liên kê t L-S VD: ti m sơ đô tra ng tha i cu a 2 điê n tư tương đương nd 2 n 1=n 2; l 1=l 2=2; s 1=s 2=1/2 l 1=2, l 2=2 L=0, 1, 2, 3, 4 ml 2 ml 1 1/2 -1/2 1 0 -1/2 0 1 s 1=s 2=1/2 S=0, 1 ml 2 ml 1 2 1 0 -1 -2 2 4 3 2 1 0 S L 0 1 2 3 4 1 3 2 1 0 -1 0 0 1 2 3 4 0 2 1 0 -1 -2 1 1 012 123 234 345 -1 1 0 -1 -2 -3 -2 0 -1 -2 -3 -4 n 1 d, n 2 d: có 10 số hạng và 18 mức 1 S 0, 1 P 1, 1 D 2, 1 F 3, 1 G 4, 3 S 1, 3 P 012, 3 D 123, 3 F 234, 3 G 345

2. Ca c tra ng tha i cu a nguyên tư – Liên kê t L-S Áp dụng nguyên lý loại trừ Pauli Vì 2 điện tử là tương đương nên: n 1=n 2; l 1=l 2=2 + L = 0, 2, 4 thì ml 1 = ml 2 ms 1≠ ms 2 S = 0 Kyù hieäu cuûa caùc traïng thaùi naøy nhö sau : * L = 4 , S = 0 vaø J = L + S = 4 : 1 G 4 ( singlet ) * L = 2 , S = 0 vaø J = L + S = 2 : 1 D 2 ( singlet ) * L = 0 , S = 0 vaø J = L + S = 0 : 1 S 0 ( singlet ) + L = 1, 3 thì ml 1 ≠ ml 2 ms 1= ms 2 S = 1 Ký hiệu của các trạng thái này như sau : L = 3, S =1 J = (L+ S) , (L+ S) -1, | L-S | = 4 , 3 , 2. L = 1, S =1 J = (L+ S), (L+ S) -1, | L - S | = 2 , 1 , 0. Có 5 số hạng với 9 mức Bội 3 : 3 F 234 Bội 3 : 3 P 012

3. Nguyên tư trong tư trươ ng ngoa i Hamiltonian toàn phần của ntử trong từ trường VB : thế nhiễu loạn do từ trường ngoài µJ : moment từ toàn phần µl : moment từ qũy đạo µs : moment từ spin Áp dụng lý thuyết hàm phân bố đối với Hamiltonian toàn phần của ntử ta được độ suy biến các mức năng lượng trong từ trường

3. Nguyên tư trong tư trươ ng ngoa i Hiệu ứng Zeeman thường Xuất hiện khi nguyên tử có spin bằng 0 khi đó Khi đó chỉ còn moment quỹ đạo chuyển động tiến động quanh từ trường B

3. Nguyên tư trong tư trươ ng ngoa i VD: L = 1, S = 0 và J = L + S = 1 : Quy tă c cho n lo c cho m. L: m. L = 0, ± 1. 1 P 1

3. Nguyên tư trong tư trươ ng ngoa i Hiê u ư ng Zeeman dị thươ ng trong tư trươ ng yê u Trong tư trươ ng yê u, liên kê t (L-S) đươ c ba o toa n, tư c moment toa n phâ n MJ không thay đô i Pha i chiê u lên tru c PJ, sau đo PJ mơ i chiê u lên tru c cu a tư trg

3. Nguyên tư trong tư trươ ng ngoa i Quy tă c cho n lo c cho m. L: m. J = 0, ± 1.

3. Nguyên tư trong tư trươ ng ngoa i Hiê u ư ng Zeeman dị thươ ng trong tư trươ ng ma nh Hiê u ư ng Paschen-Back Tư tươ ng ma nh se la m đư t ca c liên kê t L-S nên ca c moment tô ng cô ng PL va PS se chuyê n đô ng tiê n đô ng quanh tư trươ ng, tương ư ng vơ i sư tương ta c cu a ca c moment tư vơ i tư trươ ng. Quy tă c lư a cho n:

3. Nguyên tư trong tư trươ ng ngoa i Do vâ y: trong thư c nghiê m hiê u ư ng xa y ra như sau: + khi không a p tư trươ ng, ca c mư c năng lươ ng bi ta ch tha nh ca c mư c En. Do đo , năng lươ ng ki ch thi ch pha i E ≥ En – En-1 thi mơ i xa y ra hiê n tươ ng hâ p thu + khi a p điê n trươ ng, ca c mư c năng lươ ng bi ta ch tha nh nhiê u mư c En ± ∆E. Do đo , co râ t nhiê u ca c tra ng tha i di ch chuyê n diê n ra nê u năng lươ ng ki ch thi ch lơ n hơn hoă c bă ng đô rô ng giư a ca c mư c

3. Nguyên tư trong tư trươ ng ngoa i

The end