Ефект на Зееман: Разлика между версии
Изтрито е съдържание Добавено е съдържание
м Робот Изтриване: cs:Zeemanův jev (deleted) |
м форматиране: 8x интервали, дълго тире, заглавие (ползвайки Advisor.js) |
||
Ред 1:
'''Ефектът на Зееман''' е физическо [[явление]], намиращо приложение в [[спектроскопия]]та.
През [[1896]] г. [[Питер Зееман]] наблюдава разцепване на [[атомна спектрална линия|спектралните линии]] на поглъщане на [[атом]]ите на [[Натрий|натрия]] в [[магнитно поле]].
Впоследствие този експериментален факт получава названието '''Ефект на Зееман'''. Той се дължи на това,
че в присъствието на магнитно поле атомът придобива допълнителна енергия <math>~\Delta E= -\vec{\mu}\vec{B}</math> пропорционална на неговия [[магнитен момент]] <math>~\vec{\mu}</math>. Придобитата енергия води до снемане на израждането на атомните състояния по магнитно [[квантово число]] <math>~m_j</math> и разцепване на атомните спектрални линии.
Ред 12:
<math>~m_e\frac{d\vec{v}}{dt}=-m_e\omega_0^2 \vec{r} - e\vec{v}\times \vec{B}</math>
където <math>~\vec{v}</math> - скоростта на въртене на електрона около ядрото, <math>~m_e</math> - масата на електрона, <math>~\omega_o</math> - резонансна честота на електронния диполен преход. Последният член в уравнението се дължи на [[Сила на Лоренц|силата на Лоренц]].
Да въведем величината [[прецесия и честота на Лармор|Ларморова честота]] <math>\Omega_L=\frac{eB}{2m_e}</math>
Ред 18:
Решавайки уравнението на движение се установява, че [[резонанс]]ната честота на диполния момент в присъствието на магнитно поле се разцепва на три честоти <math>~\omega\simeq \omega_o\pm \Omega_L</math>.
По този начин електронът, поставен в магнитно поле, вместо просто въртене около ядрото на атома, започва да извършва сложно движение около направлението на магнитното поле <math>~Z</math>.
Електронният облак на атома [[прецесия|прецесира]] около тази ос с Ларморова честота <math>~\Omega_L</math>.
Този прост модел обяснява експериментално наблюдаваното изменение на поляризацията при флуоресценция на атомни пари в зависимост от посоката на наблюдение.
Ред 25:
Ако се гледа по оста <math>~X</math> или <math>~Y</math>, то се наблюдава линейна поляризация при всичките три честоти <math>~\omega_o</math> и <math>~\omega\simeq \omega_o\pm \Omega_L</math>, които се наричат съответно <math>~\pi</math> <math>~\sigma</math>. Векторът на поляризация на светлината <math>~\pi</math> е насочен по посока на магнитното поле, а <math>~\sigma</math> - перпендикулярно на него.
=== Квантово представяне
Пълният [[хамилтониан]] на атома в магнитно поле има вида:
Ред 35:
:<math>V_M = -\vec{\mu} \cdot \vec{B},</math>
където <math>\vec{\mu}</math> е [[магнитен момент|магнитният момент]] на атома, който се състои от електронна и ядрена части, но последната е с няколко порядъка по-малка и затова може да се пренебрегне. Следователно
:<math>\vec{\mu} = -\mu_B g \vec{J}/\hbar,</math>
Ред 52:
==Нормален ефект на Зееман==
Ако членът <math>~V_M</math> е малък (по-малък от [[константа на тънката структура|константата на тънката структура]] т.е. <math>~V_M\ll|E_i-E_k| </math> ), той може да се разглежда като пертурбация и този случай се нарича нормален ефект на Зееман. Той се наблюдава:
* при преходи между синглетни терми (<math>~S=0; J=L</math>);
* при преходи между нива <math>~L=0</math> и <math>~J=S</math>;
* при преходи между нива <math>~J=1</math> и <math>~J=0</math>, когато <math>~J=0</math> не се разцепва, а <math>~J=1</math> се разцепва на три поднива.
Разцепването е свързано с чисто орбиталния или чисто спиновия магнитен момент. То се наблюдава в синглети на [[хелий|He]] и в групата на алкалноземните елементи, а също така в спектрите на Zn, Cd, Hg.
<math>~\pi</math> и <math>~\sigma^{\pm}</math> поляризация се наблюдава при изменение на проекцията на магнитния момент на <math>~\Delta m_j=0</math> и <math>~\Delta m_j=\pm1</math>, съответно.
Ред 64:
==Аномален ефект на Зееман==
За всички несинглетни линии спектралните линии на атома се разцепват на значително повече от три компоненти, а големината на разцепването е кратна на нормалното разцепване <math>~\nu_n</math>. В случаи на аномален ефекта зависи по сложен начин от [[квантово число|квантовите числа]] <math>~L, ~S, ~J</math>. Придобитата допълнителна енергия от електрона в магнитно поле <math>~V_M</math> е пропорционална на <math>~g</math> - [[g-фактор|фактора]], който се нарича [[фактор на Ланде]] ('''''жиромагнитен множител, g-фактор''''') и
: <math>g=1+\frac{J(J+1)-L(L+1)+S(S+1)}{2J(J+1)}</math>
Ред 73:
Факторът на Ланде е въведен за първи път от Алфред Ланде. Експериментите на Ланде са продължение на експериментите на Зееман и затова [[електромагнитен спектър|спектрите]], получени от Ланде в магнитно поле, водят до откриването на аномалния ефект на Зееман. Трябва да се отбележи, че експериментът на Зееман е проведен при <math>~L=J, S=0</math>, т.е. <math>~g=1</math>, и затова не възниква необходимост от множители.
== Силно магнитно поле
При ефекта на Пашена-Бак ( <math>~V_M\gg|E_i-E_k| </math> , но все още е по-малко от магнитното поле <math>~H_{0}</math>). В свръхсилни магнитни полета <math>~V_M</math> превишава полето <math>~H_0</math>. В този случай атомът престава да съществува в обичайния смисъл.
| |||