1. Спектри лужних металів.
2. Механічний і магнітний моменти. Нормальний ефект Зеємана.
3. Мультиплетність спектра, спін електрона.
4. Рентгенівські спектри.
-
Спектри лужних металів
Власні
функції рівняння Шредінгера мають три
цілочисельних параметра: n
- головне квантове число (від нього
залежать енергетичні рівні електрона
для атома) і l
(момент імпульсу електрона); третім
являється ще одне квантове число, яке
позначається m
(магнітне квантове число). Магнітне
квантове число m
може приймати значення 
тобто всього 
різних значень. В квантовій механіці
доводиться, що магнітне квантове число
m визначає величину проекції моменту
імпульсу на заданий напрямок.
Із
розгляду трьох квантових чисел 
слідує, що кожному 
(крім 
)
відповідає декілька хвильових функцій
,
які відрізняються значенням квантових
чисел 
.
Це, в свою чергу, означає, що атом може
мати одне і те ж значення енергії,
знаходячись в декількох різних станах.
Стани з однаковою енергією називаються
виродженими, а число різних станів з
одним значенням енергії називається
кратністю виродження.
Стани
електрона, який має різні значення
орбітального квантового числа 
,
в атомній фізиці прийнято позначати і
називати як в спектроскопії:
- s-стан (електрон, що знаходиться в
даному стані називається s-електроном),
- p-стан,
- d-стан,
- f-стан і так далі.
Значення
головного квантового числа вказується
перед умовним позначенням орбітального
квантового числа 
(наприклад, електрон в стані n – 4 і 
позначається символом 4d). Так як 
завжди менше n, то можливі наступні стани
електрона:
1s,
2s, 2p,
3s, 3p, 3d,
4s, 4p, 4d, 4f і так далі.
Рис. 7.1.1
На (Рис. 7.1.1) представлена схема енергетичних рівнів атома натрію та відповідних електронних переходів. Натрій, як і інші лужні метали, одновалентний. Валентний електрон атома лужного металу перебуває в ефективному полі, створюваному ядром і першими Z-1 електронами. Потенційна енергія електрона в цьому полі дещо відрізняється від кулонівської, характерної для атома водню. З цієї причини енергія електрона в атомі залежить не тільки від головного квантового числа n, але і від орбітального квантового числа l. Рівні енергії, відповідні одному і тому ж квантовому числу, але з різними орбітальними числами не збігаються. В атомі натрію найнижчим рівнем енергії валентного електрона є 3s-стан (n = 3, l= 0). Найближчим по енергії збудженим станом атома є 3p-стан (n = 2, l= 1). При n = 4 є близькі, але відмінні по енергіях 4s-, 4p-і 4d-стану, і т.д. Схема рівнів інших лужних металів має аналогічну структуру. Випромінювання електромагнітної енергії оптичного діапазону відбувається в результаті переходу зовнішнього валентного електрона атома з одного енергетичного рівня на інший. Тому валентні електрони атомів називають оптичними. Однак не всі електронні переходи можливі. Можливими випромінювальними переходами є ті, які дозволені правилами відбору: головне квантове число може змінюватися на будь-яке значення, а орбітальний квантове число – лише на одиницю.
Відомо,
що випускання і поглинання світла
відбувається при переході електрона з
одного рівня на інший. В квантовій
механіці доводиться, що можливі тільки
такі переходи, при яких квантове число
змінюється на одиницю:
.
(7.1.1)
Співвідношення (7.1.1) називається правилом відбору, воно слідує із закону збереження моменту імпульсу.
Стан 3s є основним станом атома натрію. В цьому стані атом має мінімальну енергію. Для того, щоб перевести атом із основного стану в збуджений, йому необхідно надати енергію, наприклад, за рахунок поглинання атомами фотона. Фотон при цьому зникає, передаючи атому всю свою енергію. Так як фотон нероздільний, то атом не може поглинути частину фотона, а тому атом може поглинати тільки ті фотони, енергія яких відповідає різниці енергій двох його рівнів. Атом, який поглинає, зазвичай знаходиться в основному стані, тому спектр поглинання атома водню повинен складатися із ліній, що відповідають переходам
