Изучение спектра излучения ртути при помощи стилометра (лабораторная работа), страница 7

          Невозбужденный электрон находится в состоянии 6, т.е. двухэлектронная конфигурация для внешних электронов имеет вид:

 и т.д.

В атоме ртути структура термов сложнее, чем у атома водорода. В этом случае снимается вырождение по квантовому числу  (энергетический уровень, характеризуемый квантовым числом п, расщепляется на п подуровней, характеризуемых квантовыми числами ). Для определения полного момента  импульса атома ртути  необходимо учесть взаимодействие четырех моментов – двух орбитальных и двух спиновых, характеризующих два внешних электрона на незаполненной 6s оболочке.

          Если орбитальные квантовые числа этих электронов ₁ и ₂, а спиновые s₁ и s₂, согласно формулам (1.10), (1.11), орбитальное квантовое число атома , спиновое квантовое число атома ртути: . Поскольку , то S принимает два значения  и . Полный момент атома характеризуется квантовым числом J, определяемым из равенства (1.12):

.

          Таким образом, для атома ртути существует система синглентных (одиночных) термов энергетических состояний с  и система триплетных (тройных) термов с  и . К числу синглентных термов относятся термы:

К числу триплетов относятся термы:

В связи со схемой термов и переходов в атоме ртути необходимо отметить, что для больших атомных номеров мультиплетное расщепление уровней из-за спина электрона имеет большие значения.

          Например, для терма 6³Р_{0, 1, 2}  это расщепление порядка нескольких эВ, тогда как для атома водорода дублетное расщепление терма 2²Р_{1/2, 3/2}  всего порядка 4,54 ×10^-5 эВ.

          Анализ спектров излучения и поглощения ртути в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях длин волн позволил составить схему возможных термов и переходов приведенную на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Диаграмма энергетических уровней и переходов для атома ртути

          С помощью этой схемы можно определить, каким переходам соответствует исследуемая линия ртути и записать, пользуясь атомной символикой, соответствующий переход.

          Общее число линий в спектре атома ртути составляет несколько десятков. Они располагаются в инфракрасной, видимой и ультрафиолетовой областях.

          На рис. 1.3 представлена схема спектральных линий атома ртути в видимой части спектра, доступных визуальному наблюдению

Рис.1.3.Спектр ртути

2  ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ И МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ

Для исследования спектров излучения ртути в работе применяется стилометр СТ-7, оптическая схема которого приведена на рис.2.1 (упрощенная схема).