碱金属原子能级的双层结构
　

 当用分辨率较高的分光仪或摄谱仪，对钠单色光源发出的光谱线进行仔细观测时，发现了钠原子光谱线的精细结构，即每条光谱线不是简单的一条线，而是由波长很接近的二条或三条线组成的。通常说的Na黄光是 5893 Å 谱线，实际上它是由下面两条双线组成。

    所有碱金属原子的光谱都有类似的精细结构。光谱线的分裂实际上是能级分裂的反映 。

    那么，为什么能级E₃₁会分裂成靠得很近的两条能级而E₃₀能级不分裂？
    这可以从自旋—轨道耦合的角度来解释：
    电子绕核运动时，既有轨道角动量，又有自旋角动量。
    电子的总角动量记为：
    的大小是量子化的、取向也是量子化的。

    由量子力学可知：的本征值为 ，其中j 称为总角动量量子数

    当l = 0 时，，j = s = 1/2 ——没有耦合；

    当l ≠0 时，，则有两种耦合：

                平行耦合：  j = l + s = l + 1/2
                  反平行耦合：j = l - s = l - 1/2

从经典理论来看：
    Na 的价电子有自旋，相应有自旋磁矩。
    这个磁矩在外磁场中应有磁能

    磁场是电子自身的轨道运动产生的（以电子为参照系来看，原子实的正电荷绕电子作圆周运动）。因此上面的磁能称为自旋—轨道耦合能。

    由于在磁场中有两种取向，所以自旋—轨道耦合能就有两种值：
                 ， 

这样就解释了碱金属的双线结构。