Обработка результатов измерений.

1. Полученные результаты могут быть использованы для определения некоторых важных параметров атома натрия. Их обработку начинают с вычисления волновых чисел, после чего находят дублетное расщепление линий как в шкале волновых чисел, так и в шкале длин волн. Определяют средние значения волновых чисел спектральных линий, найденные путем усреднения по двум компонентам дублетной структуры, а также соответствующие энергии фотонов h.

2. Вычисляют энергию стационарных состояний атома натрия в элетронвольтах. Сначала, используя водородоподобность d-состояний (_d0), по формуле (7) находят энергию E_nd уровней 4D-8D. Далее с помощью правила частот Бора E_n-E_m=h_nm=hc_nm и схемы переходов (см. рис.3) находят энергию уровней 3P и 3S, используя соответствующие значения h. Аналогичным образом находят энергию уровней 5S и 6S. (Энергию уровня 3P предпочтительней определять по переходу 3P-5D, поскольку водородоподобность состояния 5d лучше, чет состояния 4d.) Подставляя полученные значения E_3s, E_5s, E_6s, E_3p в формулу (7), находят квантовые дефекты _3s, _5s, _6s, _3p. При этом следует обратить внимание на то, что квантовые дефекты _3s, _5s, _6s различаются незначительно. Их используют далее при вычислении энергии E_ns и E_np уровней 4S, 7S, 8S, 4P – 8P. Результаты будут более точными, если для вычисления E_4s использовать среднее арифметическое квантовых дефектов _3s, _5s, а для вычисления энергии остальных S-уровней – квантовый дефект _6s. Все вычисления энергии выполняют до сотых долей электронвольта.

3. По полученным данным строят схему уровней энергии атома в масштабе 0,5 эВ/см и указывают на ней переходы, соответствующие наблюдавшимся линиям. Анализируя схему уровней энергии, находят энергию ионизации E_i атома натрия их основного состояния. С помощью формул (6) и (7) определяют эффективный заряд атомного остова в состояниях s, p, d.

4. По формуле (11) рассчитывают эффективный заряд Z^*_g, используя величину тонкого расщепления , усредненную по всем линиям. Оценить погрешность Z^*_g.

Контрольные вопросы.

1. Какова структура атомов щелочных металлов?

2. Сравнить атом щелочного металла с атомом водорода.

3. Перечислить квантовые числа атома водорода и раскрыть их физический смысл.

4. Какова форма электронных облаков атома водорода?

5. В каких квантовых состояниях могут находиться атомы щелочных металлов?

6. В чем состоит причина снятия вырождения энергии щелочных атомов по орбитальному квантовому числу?

7. Объяснить характер зависимости эффективного заряда от квантовых чисел.

8. Какова физическая причина дублетной структуры уровней энергии?

9. От чего зависит дублетное расщепление?

10. Объяснить правила отбора по иj.

11. Какие серии наблюдаются в спектре испускания атома натрия?

12. Какова тонкая структура линий в разных сериях?