ИДЗ / ИРС_4
.docxМИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Инженерная школа новых производственных технологий
Обеспечивающее подразделение: Отделение материаловедения
Направление подготовки: 12.03.02 Оптотехника
ООП: Оптико-электронные приборы и системы
ИНДИВИДУАЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТА №4
дисциплина "Физические основы источников излучения"
Вариант 12
Выполнила:
студентка группы _________________
Проверил:
доктор ф-м.н., профессор ОМ ИШНПТ _________________ В.Ф. Штанько
Томск – 2023
Вариант 12 - Sr II
ЗАДАНИЕ: рассмотреть расщепление головных групп линий при комбинации P и D термов в слабом магнитном поле для атомов (ионов).
Порядковый номер Sr в периодической системе равен 38, т. к. он ионизован однократно, то сумма электронов равна 37.
Заполнение электронных состояний происходит в следующем порядке, в соответствии с правилом Клечковского: .
В ИРС 1 были определены термы:
2P1/2 ;2P3/2 ;
Терм 2P1/2 расщепляется на 2J+1=2 подуровня (mJ = 1/2);
Терм 2P3/2 расщепляется на 2J+1=4 подуровня (mJ = 1/2, 3/2).
2D3/2 ; 2D5/2 ;
Терм 2D3/2 расщепляется на 2J+1=2 подуровня (mJ = 1/2, 3/2);
Терм 2D5/2 расщепляется на 2J+1=6 подуровней (mJ = 1/2, 3/2, 5/2).
Определим факторы Ланде для каждого терма:
;
;
;
.
Рисунок 1. Расщепление P и D дублетов главной серии одновалетных атамов в слабом МП
W1 = (W2D5/2 + 3μ0H) - (W2P3/2 +2 μ0H) = (W2D5/2 - W2P3/2) +μ0H;
W2 = (W2D5/2 + 9/5μ0H) - (W2P3/2 +2 μ0H) = (W2D5/2 - W2P3/2) -1/10μ0H;
W3 = (W2D5/2 +9/5μ0H) -(W2P3/2 +2/3μ0H) = (W2D5/2 -W2P3/2) +17/15μ0H;
W4 = (W2D5/2 +3/5 μ0H) – (W2P3/2 + 2μ0H) = (W2D5/2 - W2P3/2) - 7/5μ0H;
W5 = (W2D5/2 +3/5μ0H ) - (W2P3/2 +2/3μ0H ) = (W2D5/2-W2P3/2) -1/15μ0H;
W6 = (W2D5/2 +3/5μ0H) - (W2P3/2 - 2/3μ0H)= (W2D5/2 -W2P3/2) +19/15μ0H;
W7 =(W2D5/2 -3/5μ0H) - (W2P3/2 +2/3 μ0H) =(W2D5/2- W2P3/2) - 19/15μ0H;
W8 =(W2D5/2 - 3/5μ0H) - (W2P3/2 - 2/3μ0H) =(W2D5/2 - W2P3/2) +1/15μ0H;
W9 =(W2D5/2 - 3/5μ0H) - (W2P3/2 - 2μ0H) = (W2D5/2 - W2P3/2) + 7/5μ0H;
W10 =(W2D5/2 - 9/5μ0H)-(W2P3/2 -2/3μ0H) = (W2D5/2 - W2P3/2) - 17/15μ0H;
W11 =(W2D5/2 - 9/5μ0H) - (W2P3/2 - 2μ0H) = (W2D5/2 - W2P3/2) +1/10μ0H;
W12 =(W2D5/2 - 3μ0H) - (W2P3/2 - 2μ0H) = (W2D5/2 - W2P3/2) - μ0H;
W13 =(W2D3/2 + 6/5μ0H) - (W2P3/2 + 2μ0H) = (W2D3/2 - W2P3/2) - 4/5μ0H;
W14 =(W2D3/2 + 6/5μ0H) - (W2P3/2 + 2/3μ0H) =(W2D3/2-W2P3/2)+8/15μ0H;
W15 =(W2D3/2 + 6/5μ0H) - (W2P1/2 +1/3μ0H) =(W2D3/2-W2P1/2)+13/15μ0H;
W16 =(W2D3/2 + 2/5μ0H) - (W2P3/2 +2μ0H) = (W2D3/2-W2P3/2)-8/5μ0H;
W17 =(W2D3/2 + 2/5μ0H) - (W2P3/2 +2/3μ0H) = (W2D3/2-W2P3/2)-4/15μ0H;
W18 =(W2D3/2 + 2/5μ0H) - (W2P3/2 - 2/3μ0H) =(W2D3/2-W2P3/2)+16/15μ0H;
W19 =(W2D3/2 + 2/5μ0H) - (W2P1/2 +1/3μ0H) =(W2D3/2-W2P1/2)+1/15μ0H;
W20 =(W2D3/2 + 2/5μ0H) - (W2P1/2 - 1/3μ0H) =(W2D3/2-W2P1/2)+11/15μ0H;
W21 =(W2D3/2 - 2/5μ0H) - (W2P3/2 + 2/3μ0H) =(W2D3/2-W2P3/2)-16/15μ0H;
W22 =(W2D3/2 - 2/5μ0H) - (W2P3/2 - 2/3μ0H) =(W2D3/2-W2P3/2)+4/15μ0H;
W23 =(W2D3/2 - 2/5μ0H) - (W2P3/2 - 2μ0H) =(W2D3/2-W2P3/2)+8/5μ0H;
W24 =(W2D3/2 - 2/5μ0H) - (W2P1/2 + 1/3μ0H) =(W2D3/2-W2P1/2)-11/15μ0H;
W25 =(W2D3/2 - 2/5μ0H) - (W2P1/2 - 1/3μ0H) =(W2D3/2-W2P1/2)-1/15μ0H;
W26 =(W2D3/2 - 6/5μ0H) - (W2P3/2 - 2/3μ0H) = (W2D3/2-W2P3/2)-8/15μ0H;
W27 =(W2D3/2 - 6/5μ0H) - (W2P3/2 - 2μ0H) =(W2D3/2-W2P3/2)+4/5μ0H;
W28 =(W2D3/2 - 6/5μ0H) - (W2P1/2 - 1/3μ0H) = (W2D3/2-W2P1/2)-13/15μ0H.
Одинаковых энергий переходов нет. В результате получаем 28 возможных переходов, отличающихся энергией квантов и соответственно наблюдающихся в спектре.
Вывод: В данной работе было рассмотрено расщепление термов 2P1/2 ;2P3/2 ;2D3/2 ;2D5/2 в слабом магнитном поле. С учётом правила отбора ΔmJ = 0, ±1 определили, какие переходы могут осуществляться, вычислили энергию этих переходов. Оказалось, что энергии переходов могут принимать 28 разных значения, следовательно, будет проявляться 28 линий. Что соответствует аномальному эффекту Зеемана.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Штанько В.Ф. Введение в атомную и молекулярную спектроскопию. - Томск: Изд-во Томского Политехнического университета, 2008.-164 с. - ISBN 5-98298-357-8.