Зеемана эффект

Эффе́кт Зе́емана — расщепление линий атомных спектров в магнитном поле.

Обнаружен в 1896 г. Зееманом для эмиссионных линий натрия.

Эффект вызывается снятием вырождения в присутствии магнитного поля по магнитному квантовому числу m_l для одноэлектронной волновой функции в центральном электрическом поле атомного ядра.

Сложный эффект Зеемана

Определённому значению m_l = j соответствует некоторое значение проекции орбитального момента импульса и, соответственно, проекции магнитного момента на направление магнитного поля μ_jH, что в магнитном поле с напряженностью H дает разницу энергии по отношению к невырожденному состоянию, равную

${\Delta E} = - (\vec {\mu_j} \vec H) = -\mu_j H \cos (\vec {\mu_j} \vec H) = -\mu_{jH}H$

В свою очередь

$~ \mu_{jH} = \mu_{jZ} = g \mu_B m_l$

где g — множитель Ланде, а $~ \mu_B$ — магнетон Бора.

Множитель Ланде (гиромагнитный множитель, g-фактор) дается формулой

$g=1+\frac{J(J+1)-L(L+1)+S(S+1)}{2J(J+1)}$

где L — значение орбитального момента атома, S — значение спинового момента атома, J — значение полного момента.

Впервые этот множитель ввел Ланде при исследовании спектра испускания атомов, помещённых в магнитное поле. Работы Ланде являлись продолжением работ Зеемана, поэтому эксперимент Ланде называют аномальным эффектом Зеемана. При этом Зееман считал L=J, S=0, а потому g=1, и никакой надобности в множителях не возникало.

Таким образом вырожденный энергетический уровень расщепляется на 2J + 1 равноотстояших зеемановских подуровней (где J — максимальное значение модуля магнитного квантового числа m_l = j.

Простой эффект Зеемана

Литература

• Сивухин Д. В. Общий курс физики. — 3-e издание, стереотипное. — М.: Физматлит, 2002. — Т. V. Атомная и ядерная физика. — 784 с. — ISBN 5-9221-0230-3

См. также

• Эффект Штарка
• Атомная орбиталь
• Эффект Пашена-Бака