Изучение спектра излучения ртути при помощи стилометра (лабораторная работа), страница 2

Как и для атома водорода энергия каждого электрона зависит в основном от значения главного квантового числа п. При этом электроны с меньшими значениями п имеют меньшую в алгебраическом смысле и большую по абсолютной величине энергию:

                                                                 ,                                          (1.1)

где п =1; 2; 3; ….

          Орбитальное квантовое число характеризует орбитальный момент импульса:

                                                                 ,                                         (1.2)

где  = 0; 1; 2; …п –1. Всего  принимает п значений.

          Магнитное квантовое число определяет проекцию момента импульса  на выделенное направление в пространстве (направление поля Н):

                                                                ,                                                  (1.3)

где = 0; ±1; ±2; … ±;  принимает (2 + 1) значения.

          Спиновое квантовое число описывает проекцию спина электрона на выделенное направление в пространстве:

                                                                 ,                                                (1.4)

где .

          Величина спина у электрона принимает одно значение и определяется квантовым числом :

                                                                  .                                      (1.5)

          Поскольку электрон обладает электрическим зарядом, его можно уподобить электрическому току, который можно охарактеризовать орбитальным магнитным моментом  и спиновым магнитным моментом . Магнитные моменты направлены в сторону, противоположную соответствующим механическим моментам, и могут принимать лишь определенные значения.

          Орбитальный магнитный момент  квантуется по закону:

                                                                     ,                                    (1.6)

где  – магнетон Бора.

          Проекция орбитального магнитного момента на направление поля равна:

                                                               .                                                  (1.7)

          Спиновый магнитный  момент квантуется по закону:

                                                               .                                        (1.8)

          Проекция спинового магнитного момента на направление поля принимает два значения:

                                                                  .                                              (1.9)

          С орбитальным магнитным моментом  связано некоторое магнитное поле. Проекция спинового магнитного момента на направление этого поля может принимать два значения . Энергия этих двух состояний, равная , различна. В результате все уровни с ¹ 0 оказываются дублетными (двойными). Энергия спин – орбитального взаимодействия зависит от квантовых чисел  и . Наличие этого взаимодействия приводит к дополнительному «тонкому» расщеплению электронных уровней с одинаковыми п и , но с разной ориентацией спинового момента по отношению к орбитальному моменту.