量子力學(第2版)課件 28正常塞曼效應 兩個角動量的耦合_第1頁
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文檔簡介

內容回顧:

1.

在表象中,泡利矩陣的正確表示為AB提交投票最多可選1項內容回顧:

在表象中,對應的本征矢分別為若電子的自旋態為,則AB提交投票最多可選1項內容回顧:

3.把、作用到的本征態、上,則正確的是AB提交投票最多可選1項§7-3正常塞曼效應知識點教學目標電子磁矩與外磁場的相互作用正常塞曼效應的理論解釋能通過電子磁矩與外磁場的相互作用分析塞曼效應產生的原因。能對正常塞曼效應進行理論解釋。本節內容1強磁場中堿金屬原子的能級2鈉原子能級在外磁場中分裂1強磁場中堿金屬原子的能級2鈉原子能級在外磁場中分裂在強磁場中堿金屬原子的哈密頓算符堿金屬原子體系的哈密頓算符為自旋與軌道運動的相互作用能若把原子置于外磁場中,則外磁場與電子軌道磁矩和自旋磁矩的相互作用能為若選外磁場方向為z軸方向,則1強磁場中堿金屬原子的能級2鈉原子能級在外磁場中分裂外加磁場后,堿金屬原子體系的哈密頓算符為當外磁場很強時,可以忽略電子軌道與自旋之間的相互作用,即系統的哈密頓算符簡化為電子自旋運動與軌道運動的相互作用能外磁場與電子軌道運動和自旋運動的相互作用能因為兩兩相互對易,所以它們構成力學量完全集,本征函數為1強磁場中堿金屬原子的能級2鈉原子能級在外磁場中分裂原子體系的能量本征值所以1強磁場中堿金屬原子的能級2鈉原子能級在外磁場中分裂所以,原子體系的能量本征值3s能級1強磁場中堿金屬原子的能級2鈉原子能級在外磁場中分裂鈉原子的3s、3p能級在外磁場中分裂3p能級思考:實際上,不涉及電子自旋也可以說明正常塞曼效應。任意注意:躍遷定則1強磁場中堿金屬原子的能級2鈉原子能級在外磁場中分裂鈉原子從3p能級到3s能級的光譜圖中,a、a/頻率相同,b、b/頻率相同,c、c/頻率相同§7-4兩個角動量的耦合知識點教學目標兩個角動量的耦合無耦合表象和耦合表象總角動量量子數和兩個子體系角動量量子數的關系領會兩個角動量耦合的含義。能寫出簡單情況下無耦合表象和耦合表象基矢之間的關系。牢記總角動量量子數表達式。本節內容1兩個角動量的相加(耦合)2角動量算符之間的對易關系3耦合表象與無耦合表象的關系1兩個角動量的相加(耦合)2角動量算符之間的對易關系3耦合表象與無耦合表象的關系角動量耦合的意義原子核的殼層結構、原子光譜的精細結構、復雜塞曼效應等現象,都必須用角動量耦合解釋。考慮由兩個不同子體系構成的量子體系的角動量。設兩個子體系的角動量分別和,它們滿足兩個角動量的耦合由于和屬于不同子體系,所以相互對易,即1兩個角動量的相加(耦合)2角動量算符之間的對易關系3耦合表象與無耦合表象的關系體系的總角動量則或即滿足角動量的一般定義。注意:不是角動量(練習)。ABCD提交28-1下面關于角動量說法正確的是兩個角動量之和仍是角動量。兩個角動量之差仍是角動量。兩個角動量之積仍是角動量。兩個角動量之商仍是角動量。單選題1分1兩個角動量的相加(耦合)2角動量算符之間的對易關系3耦合表象與無耦合表象的關系涉及的角動量算符:角動量算符之間的對易關系與其它算符之間的對易關系右邊前兩項對易,第三項為1兩個角動量的相加(耦合)2角動量算符之間的對易關系3耦合表象與無耦合表象的關系所以右邊前兩項對易,第三項為所以與其它算符之間的對易關系1兩個角動量的相加(耦合)2角動量算符之間的對易關系3耦合表象與無耦合表象的關系彼此對易力學量完全集體系的自由度為4,可以得到描述體系角動量的兩套力學量完全集。第一套力學量完全集共同本征矢組成了正交歸一完備基矢組,以它們為基矢的表象稱為耦合表象。1兩個角動量的相加(耦合)2角動量算符之間的對易關系3耦合表象與無耦合表象的關系第二套力學量完全集共同本征矢組成了正交歸一完備基矢組,以它們為基矢的表象稱為無耦合表象。1兩個角動量的相加(耦合)2角動量算符之間的對易關系3耦合表象與無耦合表象的關系耦合表象的基矢可以用無耦合表象的基矢表示出來表象變換矢量耦合系數或克來布希-高登系數,簡稱C-G系數因為所以,也是的本征矢,對應的本征值為,因此。1兩個角動量的相加(耦合)2角動量算符之間的對易關系3耦合表象與無耦合表象的關系

j的最大值量子數j和j1、j2的關系給定j1、j2,

m1、m2的取值分別為:m1:m2:m取值:由于,所以,因此1兩個角動量的相加(耦合)2角動量算符之間的對易關系3耦合表象與無耦合表象的關系

j的最小值給定j1、j2,

m1、m2的取值分別為、個。無耦合表象基矢個數(即無耦合表象空間的維數)為因為對應于一個j值,m的取值有,所以耦合表象基矢的個數為由于幺正變換不改變空間的維數,所以1兩個角動量的相加(耦合)2角動量算符之間的對易關系3耦合表象與無耦合表象的關系等式左邊是公差為2的等差數列之和,其項數為因為所以(首項+末項)×項數1兩個角動量的相加(耦合)2角動量算符之間的對易關系3耦合表象與無耦合表象的關系

j的取值由以上討論可知,給定j1、j2后,j的取值例如:二電子體系的自旋角動量

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