Термы и спектральные линии щелочных элементов

Значения орбитального, спинового и полного момента атомов щелочных элементов равны соответствующим значениям для внешнего электрона

, , .                   (9.15)

Состояния атома (называемые термами) с квантовыми числами обозначаются, как и состояния электрона, латинскими буквами , вверху слева указывается мультиплетность , внизу справа указывается значение , например  (см. рис. 9.1). Для всех рассмотренных состояний щелочных элементов мультиплетность равна . Каждые две близкие (дублетные) линии главной серии образуются при переходах с двух близких (дублетных) уровней  и  на уровень  (см. рис. 9.1, 9.2).

Рис. 9.2. Расщепление Р-уровней и переходы, приводящие к образованию дублетов главной серии спектра натрия

    Разность энергий фотонов для первой дублетной линии главной серии натрия равна

 эВ.                 (9.16)

С учетом того, что часть электронного облака 3p располагается внутри атомного остова возможно представление

,              (9.17)

где .

Каждые две дублетные линии резкой серии образуются при переходах с уровня  на два дублетных уровня  и  (см. рис. 9.1). Поэтому разность энергий фотонов для них такая же, как и для первой дублетной линии главной серии натрия, см. формулу (9.16).

Каждые три линии диффузной серии, из которых две очень близких линии сливаются в размытую линию, образуются при переходах с дублетных уровней  и  на дублетные уровни  и  (см. рис. 9.1б и 9.3). Разрешенные правилами отбора  переходы в атомах щелочных элементов показаны на рис. 3.3 сплошными линиями. Штриховой линией показан переход с , запрещенный правилами отбора.

Разность энергий фотонов для наиболее удаленных друг от друга линий триплета диффузной серии равна разности энергий фотонов для дублетной линии главной серии натрия (9.16). В видимой части спектра разность энергий фотонов для наиболее близких линий триплета диффузной серии равна

эВ, . (9.18)

Рис. 9.3. Разрешенные правилами отбора переходы в атомах щелочных элементов с дублетных уровней  и  на дублетные уровни  и . Штриховой линией показан запрещенный переход. Ниже показано образование дублета диффузной серии спектра.

Таким образом, разность энергий фотонов для всех дублетных линий серии натрия, лежащих в видимой области спектра одинакова и дается формулой (9.16). Энергия фотона  связана с длиной волны излучения формулой, которой удобно пользоваться на практике

.                  (9.19)