Нормальный эффект Зеемана
Стр 1 из 6Следующая ⇒ Лабораторная работа № 16 Эффект Зеемана Цель работы: Исследование эффекта Зеемана с помощью интерферометра Фабри-Перо. Определение магнетона Бора. Теоретическая часть Эффект Зеемана Эффектом Зеемана называется расщепление уровней энергии атомов в магнитном поле, фиксируемое по расщеплению спектральных линий. Явление было обнаружено П. Зееманом в 1896 г. при исследовании спектра свечения паров натрия. Исчерпывающее теоретическое объяснение эффекта Зеемана дается в рамках квантовой теории. Её основные положения, необходимые для полного понимания природы эффекта Зеемана, кратко изложены в Приложении 1. Взаимодействие магнитного момента атома с магнитным полем приводит к приобретению атомом дополнительной энергии:
где B – индукция магнитного поля;
где
Подставив в (1), найдём величину расщепления уровней энергии атома в магнитном поле:
Таким образом, при наложении магнитного поля состояние атома с полным моментом импульса, определяемым квантовым числом J, расщепляется на
где ħ – постоянная Планка, E 1 и E 2 – энергии атома, ω0 – частота линии в отсутствие магнитного поля. При этом картина расщепления оказывается симметричной относительно первоначально нерасщепленной линии. Все расстояния между соседними компонентами одинаковы, а их число может достигать нескольких десятков. Количество линий определяется правилами отбора для квантового числа mJ, которые следуют из закона сохранения момента импульса для атомной системы:
· Линии, соответствующие · Линии, соответствующие Условия наблюдения π- и σ-компонент определяются геометрией эксперимента: · Эффект Зеемана называется поперечным, если оптическая ось экспериментальной установки перпендикулярна магнитной индукции · Эффект Зеемана называется продольным, если оптическая ось параллельна Рис. 1 – Схема продольного и поперечного эффекта Зеемана В работе изучается излучение атома кадмия Cd. Конструктивно это спектральная лампа с кадмием. В соответствии с возможностями интерферометра Фабри-Перо, используемого в установке, для исследования были выбраны следующие переходы: · · Нормальный эффект Зеемана Нормальным (простым) эффектом Зеемана называется расщепление спектральной линии на три компоненты (при наблюдении перпендикулярно магнитному полю). Он наблюдается у линий, соответствующих переходам между уровнями с одинаковым фактором Ланде g. В частности, такие линии характерны для перехода между синглетными уровнями, обладающими нулевым суммарным спиновым моментом (
Рассмотрим переход
Согласно правилам отбора (6)
В действительности имеется девять разрешенных переходов (Рис. 2, а): в магнитном поле уровни расщепляются на (
а) б) Рис. 2 – Расщепление атомных энергетических уровней в магнитном поле и разрешённые переходы: а) нормальный эффект Зеемана; б) аномальный эффект Зеемана.
Читайте также: A) за создание условий неэффективного использования ресурсов Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|