Валентным электроном
Лекция 11
8.1. Линейчатые спектры атомов с одним
валентным электроном
Атомы щелочных металлов имеют один внешний электрон и заполненные внутренние оболочки. Этот внешний электрон движется в электрическом поле атомного остатка, т.е. ядра и заполненных электронных оболочек.
Если n (главное квантовое число) велико, то электрон движется далеко от атомного остатка и находится в центральном поле одного заряда (равного заряду +е). В этом случае спектральные термы атома подобны спектральным термам атома водорода.
Если же электрон подходит близко к атомному остатку, то он своим полем поляризует атомный остаток и движется в электрическом поле, образованном точечным зарядом и диполем.
Спектральные термы щелочных атомов выражаются формулой:
где R – постоянная Ридберга, n – главное квантовое число, σ – поправка, зависящая от орбитального квантового числа 
. Таким образом, у щелочных металлов энергия валентного электрона зависит не только от главного квантового числа, но и от орбитального квантового числа , поэтому при одном и том же n энергетические уровни для s, p, d, f и т.д. состояний валентного электрона будут различны.
В ионах щелочных металлов реализуются не все возможные электронные переходы, а лишь разрешенные, которые удовлетворяют правилу отбора Δ= ±1, где Δ– разность значений орбитальных квантовых чисел, соответствующих двум состояниям валентного электрона.
В спектрах испускания щелочных металлов наблюдается главная серия, которая возникает при переходах оптического, т.е. валентного, электрона из различных возбужденных p – состояний в основные, невозбужденные s – состояния. При переходе электрона в ближайшее s – состояние из p – состояния спектральная линия главной серии имеет максимальную интенсивность. Например, для Li эта линия соответствует переходу 2р → 2s. Для всех линий главной серии энергия переходов определяется выражением:
где m = 2, 3, 4, …
Здесь σs и σр - поправки, соответствующие конечному s и начальному р состояниям электрона (ридберговские поправки).
Кроме главной серии (наблюдаемой и при излучении, и при поглощении) наблюдаются также резкая, диффузная и основная серии. Резкая серия имеет резкие линии, диффузная – размытые.
Для натрия спектральные серии могут быть представлены переходами:
резкая серия 
, n = 4, 5, …
главная серия 
, n = 3, 4, …
диффузная серия 
, n = 3, 4, …
основная серия 
, n = 4, 5, …
Исследования оптических спектров ионов щелочных металлов показали, что момент импульса атомного остатка равен нулю, т.е. момент импульса атома щелочного металла равен моменту его валентного электрона. При возбуждении атома щелочного металла и при испускании им света изменяется только состояние валентного электрона.
Ширина спектральных линий
Основное же состояние атома стационарно, из него невозможен спонтанный переход…Середина линии приходится на частоту . Частоту имел бы фотон, если бы полностью перешла в излучение. Получение атомом при излучении энергии отдачи R приводит к смещению спектральной линии в сторону меньших частот на величину . Относительное смещение частоты пропорционально частоте , т.е. чем больше частота излучения, тем больше это смещение.
Для видимого света 
~ 3 · 1015 с-1, ma ~ 10-22 г, 
≈ s ∙ 104 c-1, 
~ 10-7 Å. Таким значением можно пренебречь.
ЛЕКЦИЯ 12
Мультиплетность спектров
Исследования спектров щелочных металлов показали, что каждая линия этих спектров является двойной (дуплет). Структура спектра, отражающая… Число компонент в мультиплете может быть два (дуплет), три (триплет), четыре и… Расщепление спектральных линий обусловлено расщеплением энергетических уровней и связано с наличием у электрона…Полный механический момент