Физическая энциклопедия - зеемана эффект

расщепление уровней энергии и спектр. линий атома и др. ат. систем в магн. поле. Открыт в 1896 голл. физиком П. Зееманом (P. Zeemaii) при исследовании свечения паров натрия в магн. поле. Под действием магн. поля уровни энергии расщепляются на зеемановские подуровни; при переходах между подуровнями уровней ?i и ?k вместо одной спектр. линии появляется неск.

поляризованных компонент. Для одиночных спектр. линий в направлении, перпендикулярном направлению напряжённости магн. поля Н (рис. 1), наблюдается зеемановский триплет несмещённая относительно первичной линии p-компонента, поляризованная в направлении Н, и две симметричные относительно неё s-компоненты, поляризованные перпендикулярно Н (простой, или нормальный, З.

э., рис. 2). Рис. 1. Схема наблюдения эффекта Зеемана: И источник излучения, расположенный между полюсами магнита М; линзы Л, поляроиды П, пластинка в 1/4 Длины волны l служат для определения хар-ра поляризации; С спектрометр. Для дублетов и мультиплетов высших порядков наблюдается сложная картина расщепления: появляется неск.

равноотстоящих друг от друга p-компонент и две симметричные относительно них группы s-компонент (аномальный, или сложный, З. э.). Рис. 2. Простой эффект Зеемана: а без поля (n0 частота, соответствующая исследуемой неполяризованной спектр. линии); б зеемановский триплет (направление наблюдения перпендикулярно полю); в s-компоненты (при наблюдении вдоль поля).

Стрелками показано направление поляризации, n1 и n2 частоты s-компонент. Величина расщепления пропорц. Н и относительно мала (для Н =20 кЭ она порядка десятых долей А). В сильных магн. полях (полях, вызывающих расщепление порядка мультиплетного и выше) вместо сложного З. э. наблюдается зеемановский триплет (Пашена Бака эффект). З. э.

обусловлен наличием у квант. системы (напр., атома) магн. момента m, к-рый связан с механич. моментом М атома и может ориентироваться в пр-ве лишь определ. образом. Число возможных ориентации момента m равно степени вырождения уровня энергии. Каждой проекции (mH магн. момента m на направление Н соответствует своя дополнит. энергия D?=-mHH, что приводит к снятию вырождения уровень расщепляется. Т. к. mH принимает значения mH=gmБm (где gЛанде множитель, mБмагнетон Бора, m магн. квантовое число), то значения D?=gmБHm для разл. m различны. Расстояние между соседними подуровнями d=-gmБH=gD?0, где D?0=mБН величина норм. расщепления. Если для уровней ?i и ?k расщепление одинаково (gi=gk), то наблюдается зеемановский триплет, если gi?gk,сложный З.

э. Исследование картины зеемановского расщепления важно для изучения тонкой структуры атомов и др. ат. систем. Наряду с квант. переходами между зеемановскими подуровнями, принадлежащими разл. уровням энергии (З. э. на спектр. линиях), можно наблюдать магн. квант. переходы между подуровнями одного уровня энергии. Такие переходы происходят под действием излучения с частотами n=d/h (h Планка постоянная), лежащими, как правило, в СВЧ диапазоне эл.

-магн. волн. Это приводит к эффекту избират. поглощения радиоволн в парамагн. в-вах, помещённых в магн. поле,к электронному парамагнитному резонансу. На основе этого эффекта созданы устройства квантовой электроники, в т. ч. приборы для прецизионного измерения слабых магн. полей (квантовые магнетометры). З. э. наблюдается и в мол. спектрах, однако его наблюдение и расшифровка представляют большие трудности вледствие сложной картины расщепления и перекрытия в них спектр.

полос. З. э. можно наблюдать и в спектрах кристаллов (обычно в спектрах поглощения). .