查看“︁能项符号”︁的源代码

{{Expand English|Term symbol|date=2020-07-27}}
'''能项符号'''是[[量子力学]]中描述多[[电子]][[原子]]中（总）[[角量子数]]的缩写符号（实际上单个电子也可以用能项符号来描述）。具有给定[[电子排布]]的原子的每个能级不仅由电子排布来描述，还由其能项符号来描述，因为能级还取决于包括自旋在内的总角动量。考虑原子的能项符号时，通常假定存在[[角动量耦合#L-S耦合|自旋-轨道耦合]]现象。原子的[[基态]]能项符号由[[洪特规则]]预测。

''能项''一词的使用是基于{{link-en|里德堡-里兹组合原理|Rydberg–Ritz combination principle}}：频谱线的波数可以表示为两个[[能级]]之差。后来由[[玻尔模型]]进行了总结，该模型确定了具有量子化能级的能项（乘以''hc''，其中''h''是[[普朗克常数]]，而''c''是光速），并确定了与光子能量相关的光谱波数（再次乘以''hc''）。

==旋轨耦合与符号==

对于轻原子，自旋-轨道相互作用很小，因此总[[角量子数]]L和总[[自旋量子数]]S是{{link-en|好量子数|Good quantum number}}。 L和S之间的相互作用称为LS耦合（自旋-轨道耦合）或Russell-Saunders耦合（以[[亨利·诺利斯·罗素|Henry Norris Russell]]和Frederick Albert Saunders的名字命名，他们在1925年对此进行了描述<ref>[http://adsabs.harvard.edu/full/1925ApJ....61...38R H. N. Russell and F. A. Saunders, New Regularities in the Spectra of the Alkaline Earths] {{Wayback|url=http://adsabs.harvard.edu/full/1925ApJ....61...38R |date=20190804212432 }}, Astrophysical Journal, vol. 61, p. 38 (1925)</ref>）。用以下形式的能项符号可以很好地描述原子状态：

{{Equation box 1 |indent=: |equation=<math>
^{2S+1}L_J
</math>|cellpadding |border |border colour = #50C878 |background colour = #ECFCF4}}
其中
:''S''为总自旋量子数，2''S''+1为[[自旋多重度]]，表示''L''≥''S''条件下，对给定''L''和''S''，[[总角动量量子数]]''J''的可能状态数。（如果''L''<''S''，则可能的''J''的最大数目为2''L''+1）<ref>Levine, Ira N., ''Quantum Chemistry'' (4th ed., Prentice-Hall 1991), {{ISBN|0-205-12770-3}}</ref>这可以通过式''J''<sub>max</sub> = ''L'' + ''S''与''J''<sub>min</sub> = |''L'' − ''S''|很容易地证明：''J''的可能状态数为''J''<sub>max</sub> − ''J''<sub>min</sub> + 1。
:''L''是总角量子数的[[光谱符号]]。前17个角量子数对应的光谱符号为：
::{| style="text-align:center; line-height:110%;"
| style="width:2em" | ''L''&nbsp;=
| style="width:2em" | 0

| style="width:2em" | 1
| style="width:2em" | 2
| style="width:2em" | 3
| style="width:2em" | 4
| style="width:2em" | 5
| style="width:2em" | 6
| style="width:2em" | 7
| style="width:2em" | 8
| style="width:2em" | 9
| style="width:2em" | 10
| style="width:2em" | 11
| style="width:2em" | 12
| style="width:2em" | 13
| style="width:2em" | 14
| style="width:2em" | 15
| style="width:2em" | 16
| style="text-align:left; padding-left:0.25em;" | ...
|-
|
| {{serif|S}}
| {{serif|P}}
| {{serif|D}}
| {{serif|F}}
| {{serif|G}}
| {{serif|H}}
| {{serif|I}}
| {{serif|K}}
| {{serif|L}}
| {{serif|M}}
| {{serif|N}}
| {{serif|O}}
| {{serif|Q}}
| {{serif|R}}
| {{serif|T}}
| {{serif|U}}
| {{serif|V}}
| style="text-align:left; padding-left:0.25em;" | (依字母顺序)<ref group="注释">角动量值大于20（符号{{serif|Z}}）的光谱符号没有官方约定。对此，许多作者开始使用希腊字母（α，β，γ，…）。不过需要这种表示法的场合很少。</ref>
|}

S、P、D、F四个符号是根据与s、p、d、f轨道对应的光谱线的特性得出的：[[锐线系]]（sharp）、[[主线系]]（principal）、[[漫线系]]（diffuse）和[[基线系]]（fundamental）；其余的按字母顺序从G开始命名，只是省略了J。当用于描述原子中的电子状态时，能项符号通常遵循电子构型。 例如，碳原子的一个低能级的能项符号表示为1s<sup>2</sup>2s<sup>2</sup>2p<sup>2&nbsp;3</sup>P<sub>2</sub>。 上标3表示自旋状态是三重态，因此''S''=1（2''S''+1=3），P是''L''=1的光谱符号，下标2是''J''的值。使用相同的规则，可将碳的[[基态]]表示为1s<sup>2</sup>2s<sup>2</sup>2p<sup>2&nbsp;3</sup>P<sub>0</sub>。<ref name=NIST>[http://physics.nist.gov/PhysRefData/ASD/levels_form.html NIST Atomic Spectrum Database] {{Wayback|url=http://physics.nist.gov/PhysRefData/ASD/levels_form.html |date=20170707030640 }} To read neutral carbon atom levels for example, type "C I" in the Spectrum box and click on Retrieve data.</ref>

== 脚注 ==
<references group="注释" />

== 参考文献 ==
<references/>