アルカリ金属元素の最低励起状態から発せられる原子発光の特徴について考察せよ

という問題が出たのですが、なにを言わせたいのかよく分かりません。その前の問題で、アルカリ金属元素の最低励起状態のスペクトル項を求めさせる問題があったので、それは一応求めたのですが(二通り)、そこから分かることは自発放射によるエネルギー準位の下げ方が一通りしかないので、単色光が出る(?)ということしか思いつかなかったのですが・・・もっとまともな答えがありそうだったら教えてください。お願いします。

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A 回答 (1件)

えーと、かなり自信がないですけど



最低励起状態の項の記号は2P3/2、2P1/2ですよね。

そして基底状態は2S1/2ですよね。

そして選択律はΔS=0、ΔL=0、+1、-1、ΔJ=0、+1、-1

ですから2P3/2 → 2S1/2、2P1/2 → 2S1/2はいずれも
許容遷移ですね。

そしてこの2つの遷移はスピン-軌道カップリングの分だけエネルギー差が
違いますから2本のスペクトル線がみられるはずです。

(実際ナトリウムランプのD線は589.76 nmと589.16 nmのダブレットです。)
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即ち、S=0のとき、2×0+1=1(一重項)、
S=1のとき、2×1+1=3(三重項)となり、
これが上付きの数字です。

従って、電子が偶数個のときは、二重項はありえません。

また、原子全体の角運動量J=L+Sなので、Sが異なればJが異なり、
従ってエネルギー準位も異なります。

因みに、2^1S、のSは電子スピンではなく、上記のLに対応しています。
L=1ならS,L=2ならP、L=3ならD、・・・

この辺は原子物理の本ではなく、原子分光の本を読まれると良いと思います。
一度、ヘルツベルクの本を読まれることをオススメします。


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