效应 磁场中的
E2 E2 m j 2 g2 B B
'
反常塞曼 效应
帕刑-巴 克效应 原子态的 表示
E E1 m j1 g1B B
' 1
而
hv E2 E1
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第三章：原子的精细结构：电子的自旋
第五节：塞曼效应
E2' E2 m j 2 g2 B B， E1' E1 m j1 g1B B
第五节：塞曼效应 根据量子力学的计算，选择定则不仅对 量子数l ，j 提出了限制，对 mj 也提出了 限制。
磁场中的 能级分裂
mj 的选择定则是：
m j 0, 1
所以
'

m j 0 产生 线（E ∥B）



正常塞曼 效应 反常塞曼 效应 克效应
m j 1产生 线（E ⊥ B） 帕刑-巴
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第三章：原子的精细结构：电子的自旋
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第三章：原子的精细结构：电子的自旋
第五节：塞曼效应
U m j g B B
—— mj有2j+1个值（mj=j，j-1，…-j），
即式 U= mj gμ B B 因为 mj 的不同，有 2j+1个不同的值
原来的一个能级
磁场中的 能级分裂
正常塞曼 效应 反常塞曼 效应

磁场中的 能级分裂
J LS
s

正常塞曼 效应 反常塞曼 效应
帕刑-巴 克效应
相应有一个总磁矩：
s l
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原子态的 表示
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第三章：原子的精细结构：电子的自旋
第五节：塞曼效应

原子放入外磁场 B ：
B
作 用
s l
第三章：原子的精细结构：电子的自旋
第五节：塞曼效应
塞曼效应:
定义：把原子放入磁场中，其光谱线发生
磁场中的 能级分裂
分裂，原来的一条谱线分裂成几条的现象， 被称为塞曼效应。
——1896年由荷兰物理学家塞曼在实验中观 察到：光谱的分裂根源于其能级的分裂。
正常塞曼 效应 反常塞曼 效应
帕刑-巴 克效应 原子态的 表示
帕刑-巴 克效应 原子态的 表示
n
2 s 1
L j 分裂成2j+1个新
能级，常称其为能级的第三次分裂。
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第三章：原子的精细结构：电子的自旋
第五节：塞曼效应 能级的分裂必然导致光谱的分裂，设某 条谱线产生与 E E 的跃进，加外磁场后， 能级分裂 2 1 正常塞曼 E1，E2分别变为E1′和E2′，即

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第三章：原子的精细结构：电子的自旋
第五节：塞曼效应
正常塞曼效应—理论解释
正常塞曼效应产生于 g=1 的能级之间 （自旋为零的体系），这时有
磁场中的 能级分裂
hv hv (m j 2 m j1 )B B hv m j B B
'
正常塞曼 效应 反常塞曼 效应
hv E2 E1
故有
磁场中的 能级分裂
hv E2 E hv (m j 2 g 2 m j1 g1 ) B B
' ' ' 1
正常塞曼 效应 反常塞曼 效应
帕刑-巴 克效应 原子态的 表示
hv (m j g ) B B
——原来的谱线 h 现在变成了 h '，v ' 的大 小和取值个数取决于 (m j g )。
帕刑-巴 克效应 原子态的 表示
——△mj 有多少个不同值，就有多少条谱 线。 由于跃迁的结果是放出光子，光子的自旋 角动量是 ，因此，△mj 的数值不可能超过1 （ L m 动量守恒 (L ) m ）
z j
z max
j
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第三章：原子的精细结构：电子的自旋
hv hv m j B B hv

B B
B B
next
0
原子态的 表示
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第三章：原子的精细结构：电子的自旋
第五节：塞曼效应 Cd原子的分裂谱线
g 1
加磁场
m j 0, 1
磁场中的 能级分裂
正常塞曼 效应 反常塞曼 效应
帕刑-巴 克效应 原子态的 表示
能级的第三次分裂，
分裂层数由附加能量 的个数决定



磁场中的 能级分裂

｝
正常塞曼 效应 反常塞曼 效应
帕刑-巴 克效应 原子态的 表示
导致
原子又获得附加能量
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
产生塞曼效应的本质原因。
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第三章：原子的精细结构：电子的自旋
第五节：塞曼效应 下面先讨论这个附加能量。磁矩 在外磁 场中的势能为

U B z B（取 B 方向为 Z 轴）
其中
磁场中的 能级分裂
正常塞曼 效应 反常塞曼 效应
帕刑-巴 克效应 原子态的 表示
z m j g B
U m j g B B
—— mj 和 g 都与能级有关，对于给定的 l .s
j, g
是确定的。
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第三章：原子的精细结构：电子的自旋
第五节：塞曼效应
正常塞曼效应
在磁场 B 中放一光源，可以从平行磁 场方向和垂直于磁场方向分别进行观测。
垂直于 B 方向观察到的三条线偏振光，


磁场中的 能级分裂
正常塞曼 效应 反常塞曼 效应
帕刑-巴 克效应 原子态的 表示
平行于 B 方向观察到两条左、右旋偏振光。
分类： 根据谱线分裂情况的不同，塞曼 效应分为正常塞曼效应与反常塞曼效应。
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第三章：原子的精细结构：电子的自旋
第五节：塞曼效应
反常塞曼效应: 谱线分裂成很多成分(一般情 况)，也称为复杂塞曼效应。 正常塞曼效应: 谱线分裂成三种成分且谱线 间隔相等(特殊情况)，也称为简单塞曼效应。 塞曼效应的意义：反映原子所处状态， 推断有关能级的分裂情况，是研究原子结构 的重要途径之一。
磁场中的 能级分裂
正常塞曼 效应 反常塞曼 效应
帕刑-巴 克效应 原子态的 表示
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第三章：原子的精细结构：电子的自旋
第五节：塞曼效应 塞曼效应-磁场中的能级分裂 自旋磁矩 s 在原子内磁场中的附加能量 引起能级第二次分裂，导致光谱精细结构的 情况，在原子内， l 与 的合成使得原子 有一个总角动量：