Энергия Зеемана

В присутствии магнитного поля энергия Зеемана, приходящаяся на ион, равна теперь (ё р-в 4-М-р)и кажущаяся величина д для иона изменяется на [c.21]

Расстояние между подуровнями определяется величиной энергии Зеемана g(3ii, где (3 — магнетон Бора [см. (Х.2.15)]. При достаточно больших значениях Н подуровни Т + 1 настолько расходятся, что только один уровень То остается близким к синглетному уровню для обеспечения S Т-перехода. В этом случае заселенность состояний [Р" (Бхл Бфф)(3л] падает, что проявляется в уменьшении выхода образования триплетных молекул при действии внешнего магнитного поля [c.317]

Метод ЭПР основан на эффекте Зеемана и открыт в 1944 г. Е. К. Завойским. В этом методе рассматривается расщепление энергетических уровней, возникающих в результате воздействия магнитного поля на вещество, содержащее атомы с неспаренными электронами (точнее — электроны с нескомпенсированным магнитным моментом). Если такое вещество поместить в магнитное поле и подвергнуть воздействию переменного электромагнитного поля перпендикулярно статическому, то при определенных частотах происходит резонансное поглощение энергии образцом. Энергия взаимодействия неспаренных электронов с полем равна [c.60]

В последнее время магнитные методы снова получают широкое распространение в связи с развитием динамического метода измерения парамагнетизма — метода электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). В магнитном поле энергетический уровень неспаренного электрона расщепляется на два подуровня — эффект Зеемана. Эти подуровни отвечают разной ориентации спина электрона. Разность энергии этих двух состояний равна где — напряженность постоянного магнитного поля g — фактор спектроскопического расщепления, который для свободного электрона равен 2,0023 р — магнетон Бора. [c.23]

В магнитном поле энергетический уровень неспаренного электрона расщепляется на два подуровня (эффект Зеемана). Эти подуровни соответствуют разной ориентации спина электрона. Разность энергии этих двух состояний равна рЯ,з, где Н — напряженность постоянного магнитного поля g — фактор спектроскопического расщепления, который для свободного электрона равен 2,0023 р — магнетон Бора. [c.22]

Метод ЭПР основан на эффекте Зеемана, согласно которому при введении парамагнитной частицы с квантовым числом 5 в постоянное магнитное поле ее основной энергетический уровень расщепляется на 25+1 подуровней. Разница энергии между образовавшимися подуровнями составляет [c.160]

Для получения наиболее соответствующего нащим задачам вида закона распределения учтем некоторые дополнительные характеристики уровней энергии молекул, вытекающие из опытных (спектральных) данных, а также из квантовой теории. Дело в том, что состояние молекулы с определенной энергией может характеризоваться также и иными признаками или свойствами, проявляющимися, например, при действии магнитного (эффект Зеемана) или электрического (эффект Штарка) полей. Иными словами, одно и то же (или почти одно и то же) значение энергии молекулы может достигаться различными путями, т. е., пользуясь терминами квантовой механики, одной и той же энергии молекулы может отвечать несколько собственных состояний. [c.195]

Бора на несколько подуровней, лежащих очень близко друг к другу. При этом было получено приемлемое совпадение с экспериментально найденной тонкой структурой спектра водорода. Было обнаружено, что под действием магнитного поля спектральные линии расщепляются еще больше. Этот эффект, известный под названием эффекта Зеемана, иллюстрируется рис. 1-13, где изображено расщепление основного натриевого дублета. Для объяснения наблюдаемого явления потребовалось введение третьего квантового числа т, названного магнитным квантовым числом. Для описания положения электрона в пространстве нужно три координаты. Это как раз проявляется в трех степенях свободы и требует трех квантовых чисел для описания энергии электрона. Без пространственной ориентации расположение орбитальной плоскости электрона полностью произвольно, а третья степень свободы является вырожденной. Однако при наличии внешнего поля орбитальная плоскость электрона прецессирует вокруг направления поля, и потому вырождение будет сниматься. Третье квантовое условие подобно моменту количества движения имеет вид [c.37]

Таким образом, теперь ясно видна необходимость использования трех квантовых чисел для описания энергии электрона. Каждое новое квантовое число вводилось для удовлетворения требований эксперимента. Однако даже с этими тремя квантовыми числами невозможно было полностью объяснить линейчатые спектры. Например, действие слабого магнитного поля приводит к так называемому аномальному эффекту Зеемана, который нельзя было понять на основе модели Бора — Зоммерфельда. Кроме того, у атома Бора и его вариантов было множество других недостатков. Одним из них, и, по-видимому, наиболее существенным, была невозможность применения теории Бора к более сложным атомам. Приложение ее к спектру даже такого простого атома, как атом гелия, приводило к полной неудаче, и все попытки понять основы периодической системы в рамках модели Бора были безуспешны. Это показывает, что все вышеизложенное верно только для одноэлектронной системы. Такое ограничение не имеет смысла, и поэтому очевидна необходимость найти что-то лучшее. [c.37]

У частицы, характеризуемой спиновым квантовым числом 5, возможно 25--1-1 независимых ориентаций спина и, следовательно, столько же независимых ориентаций магнитного момента. Энергия взаимодействия магнитного момента с магнитным полем равна произведению проекции магнитного момента на направление поля на величину магнитной индукции поля. Поэтому частица, имеющая в отсутствие магнитного поля энергию Е, в магнитном поле в зависимости от ориентации спина приобретает энергию от Е- - ]хЗВ до Е—g SB, где ц — соответствующий магнетон. Иными словами, в магнитном поле энергетический уровень парамагнитной частицы, характеризуемой спиновым числом 5, расщепляется на 25+1 уровень. Это расщепление называется эффектом Зеемана. [c.100]

Внеш электроны А. определяют и магн. св-ва в-ва. В А. с заполненными внеш. оболочками его магн. момент, как и полный момент импульса (мех. момент), равен нулю. А. с частично заполненными внеш. оболочками обладают, как правило, постоянными магн. моментами, отличными от нуля такие в-ва парамагнитны (см. Парамагнетики). Во внеш. магн. поле все уровни энергии А., для к-рых магн. момент не равен нулю, расщепляются (см. Зеемана эффект). Все А. обладают диамагнетизмом, к-рый обусловлен возникновением у них индуцированного магн. момента под действием внеш. магн. поля (см. Диэлектрики). [c.216]

Где ц-энергия частицы в отсутствие поля, х тензор, паз. магн восприимчивостью частицы (приведены только первый и второй члены разложения в ряд по Н) (см. Зеемана эффект). Выражение для энергии Е частицы в магн. поле позволяет определить М. м. частицы как производную [c.627]

Казалось бы, Бору удалось согласовать экспериментальные наблюдения спектра водорода с представлением о квантовании энергии электрона в атоме и классическими понятиями кинетической и потенциальной энергии. Выдвинутая им оригинальная теория действительно оказалась важной вехой в развитии науки. Однако она была обречена, так как не смогла удовлетворительно объяснить спектры более тяжелых элементов. Например, когда были сконструированы улучшенные спектрографы, в спектрах атомов более тяжелых, чем водород, элементов обнаружились группы из двух или большего числа линий, которые отстоят друг от друга всего на несколько ангстрем. Кроме того, было установлено, что, если поместить возбужденные атомы в магнитное поле, некоторые линии расщепляются на группы близко расположенных линий (это явление получило название эффекта Зеемана). Очевидно, в тяжелых атомах существуют очень близко расположенные энергетические уровни, а в присутствии магнитного поля из них появляются новые энергетические уровни. Попытки учесть эти особенности строения тяжелых атомов, модифицировав модель Бора путем замены некоторых из круговых орбит на эллиптические, не привели к успеху. Это объясняется тем, что поведение электронов в атоме невозможно удовлетворительно объяснить, соединяя представления классической физики с идеей о квантовании энергии. [c.72]

Компоненты с АМ = О называют тг-компонентами, тогда как с АМ,- = 1 — (т-компопентами. тг-Компоненты линейно поляризованы параллельно магнитному полю, тогда как (т-компоненты линейно поляризованы перпендикулярно магнитному полю. Нормальный эффект Зеемана (называемый нормальным, поскольку он может быть объяснен в рамках классической физики) возникает, когда оба состояния расщепляются на состояния одинаковой энергии. При этом образуется триплет (рис. 8.2-13) с центральной тг-компонентой и двумя <т - и -компонентами, так что суммарная интенсивность трех компонент равна интенсивности нерасщепленной линии (рис. 8.2-14). В этом случае расщепление (расстояние между компонентами) прямо пропорционально напряженности магнитного поля. Аномальный эффект Зеемана более сложен и приводит к образованию мультиплета, расщепление которого представляет собой более сложную функцию напряженности магнитного поля (рис. 8.2-15). [c.53]

На рпс. 15 приведено не полное схематическое изображение спектра атома натрия. Хорошо известно, что каждая из линий спектра в действительности является дублетом. Знаменитый натриевый дублет 5896 и 5890 А вызван двумя очень близкими переходами, энергии которых равны соответственно 48 630 и 48 700 кал/г-атом. Таким образом, энергия двух возбужденных состояний отличается всего лишь на 70 кал/г-атом. На основании изложенного выше, казалось бы, можно было объяснить эту разницу с помощью теории относительности так, как предлагал Зоммерфельд. Однако объяснение оказалось совершенно другим. Под действием не слишком сильного магнитного поля натриевый дублет расщепляется довольно странным и сложным образом. Исходные линии исчезают, причем одна из них заменяется четырьмя линиями, расположенными симметрично относительно того места, где находилась первоначальная линия. Совершенно аналогично другая линия расщепляется на шесть компонент. Разделение в каждом случае оказывается меньше классического еН/ лтс, найденного для нормального эффекта Зеемана в слабых полях. Ланде [28] удалось подобрать [c.124]

Однако помимо расщепления уровней энергии в многоэлектронных атомах, еще с 1896 г. было известно расщепление их в магнитных полях (эффект Зеемана), а с 1913 г. — в электрических полях (эффект Штарка). Для объяснения этих эффектов Зоммерфельд ввел еще одно — магнитное — квантовое число т, которому придал смысл квантования проекции магнитного момента электрона на направление вектора внешнего поля. Однако все эти попытки спасения теории Бора ни к чему не привели, так как не смогли преодолеть искусственности ее исходных постулатов и ограниченности применения. Нужна была новая аксиоматика атомной физики и химии, которая и была разработана в 20-х гг. XX столетия. [c.76]

В классической физик-е энергия взаимодействия магнитного момента М с магнитным полем Но описывается хорошо известной формулой Зеемана [c.11]

Расщепление уровней энергии, определяемое формулой (69,13), носит название аномального эффекта Зеемана. [c.321]

Аналогичные эффекты существуют и в ЭПР. Например, даже для электрона в атоме водорода резонансная частота не равна точно теоретическому значению hv = 2,00232рЯ, соответствующему свободному электрону. В ЯМР обычно выбирают линию, для которой Як является только свойством самих ядер, а любые поправки к зее-мановской энергии интерпретируются как эффекты экранирования [аналогично тому, как рассуждали при выводе выражения (53)[. Однако в ЭПР-спектроскопии изменения резонансной частоты описывают с учетом того, что эффективный магнитный момент электрона может изменяться, так что значение д не является постоянным, а изменяется от атома к атому или от молекулы к молекуле. Энергию Зеемана всегда записывают в виде (Шо = гРН -5, но значение д отличается от чисто спинового значения свободного электрона (2,002322) вследствие спин-орбитального взаимодействия, которое придает неспаренному электрону небольшой орбитальный угловой момент и изменяет эффективный магнитный момент. [c.41]

Энергии первого порядка уровней атома водорода выражаются с помощью уравнения (9.7), которое не учитывает небольшое ядерное зеема-новское взаимодействие [c.17]

Если гамильтониан, выраженный уравнением (9.27), используется применительно к свободным органическим радикалам, можно сделать несколько упрощающих допущений. Во-первых, энергия ядерного зеема-новского взаимодействия обычно мала по сравнению [c.36]

Существуют стационарные и импульсные методы наблюдения сигналов ЯКР в области от до 1000 МГц. Основные блоки простого стационарного спектрометра регенеративного типа показаны на схеме, рис. IV.8. Исследуемый образец помещают в катушку колебательного контура ЬС с обратной связью. Частота колебаний в контуре V может плавно меняться изменением емкости С. При выполнении условия резонанса АЕ=Ьх (АЕ—разность энергий квадрупольных уровней) происходит поглощение образцом радиочастотной энергии, что меняет активную составляющую проводимости контура ЬС, т. е. его добротность. Изменение напряжения на контуре детектируется и усиливается. В стационарных методах для наблюдения сигналов ЯКР применяется частотная или магнитная (зеема-новская) модуляция. Последняя существенно увеличивает отношение сигнала к шуму (приблизительно в 100 раз). [c.110]

Поскольку энергия электронов в атоме водорода определяется величиной и и не зависит от остальных квантовых чисел, то, очевидно, может быть несколько состояний электрона с одинаковой энергией. Такие состояния являются вырожденными. Вырождение исчезает при воздействии на электрон в атоме внешнего электрического или магнитного поля. Электрон в состояниях с одними и теми же значениями л, но различными числами /Я/ или т, по-разному взаимодействует с внешним полем, в результате энергии электрона в этих состояниях становятся неодинаковыми. Этим объясняется расщеа,пение спектральных линий при помещении источника излучения в электрическое или магнитное поле (эффекты Штарка и Зеемана). [c.30]

Примером наиболее простого случая является атом водорода. Так же как н для электрона, для протона (/ = имеет место эффект Зеемана. Поэтому его магнитный момент во внешнем магнитном поле может ориентироваться в 2/ + 1 = 2 направлениях, характеризуемых значениями т, = = При взаимодействии с обеими компонентами ядерного магнитного момента зеемановский уровень неспаренного электрона расщепляется на два других уровня. С учетом зеемановского терма ядра энергия электронного уровня определяется выражением [c.267]

ЗЕЕМАНА ЭФФЕКТ, расщепление уровней энергии квантовой системы в магн поле (снятие вырождения). Проявляется как расщепление спектральных линий атомов, молекул, кристаттов при квантовых переходах между возникшими ПОД)ровнями Величина расщепления (расстояние между пол> ровнями) зависит от напряженности Н виеш. магн. поля Как правило, в области, занимаемой атомом или молекулой, //меняется настолько мало, что магн. поле может считаться однородным Энергия Ец квантовой системы в однородном магн. поле меняется на величину [c.168]

При малых напряженностях однородного магн. поля, напр. Н,, направленного вдоль оси г, для расчета 3. э. достаточно ограничиться первым порядком возмущений теории. Для атома в состоянии с отличным от нуля полным моментом кол-ва движения J = I + 8 ( -орбитальный, 5-спиновый моменты кол-ва движения) энергия разл. зеема-новских подуровней определяется проекциями электронного магн. момента и рассчитывается по ф-ле [c.169]

Физика явления. В отсутствие постоянного магн. поля Н магн. моменты неспаренных электронов направлены произвольно, состояние системы таких частиц вырождено по энергаи. При наложении поля Н проекции магн. моментов на направление поля принимают определенные значения и вырождение снимается (см. Зеемана эффект), т. е. происходит расщепление уровня энергии электронов Ед. Расстояние между возникшими подуровнями зависит от напряженности поля Н и равно ] - = Д = g igH (рис. 1), где - фактор спектроскопич. расщепления (см. ниже), - магнетон Бора, равный 9,274 Дж/Тл в системе единиц СИ вместо Н следует использовать магн. индукцию В - ЦоЯ, где - магн. проницаемость своб. пространства, равная 1,257 10 Гн/м. Распределение электронов по подуровням подчиняется закону Больцмана, согласно к-рому отношение заселенностей подуровней определяется выражением щ/п2 = ехр ( АЕ/кТ), где к - постоянная Больцмана, Т - абс. т-ра. Если на образец подействовать переменным магн. полем с частотой V, такой, что /IV = g x H (й - постоянная Планка), и направленным перпевдикулярно Н, то индуцируются переходы между соседними подуровнями, причем переходы с поглощением и испу- [c.447]

Эффекты снятия вырождения и появления близко расположенных уровней энергии или близко расположенных линий в спектрах при наложении элеюрического или магнитных полей получили название эффекта Штарка и эффекта Зеемана (по именам физиков, их обнаруживших) Эти эффекты играют важнейшую роль для построения классификации [c.31]

Второй метод более сложен и основан иа эффекте Зеемана [8.2-26], названном в честь голландского физика. Этот эффект возникает при наложении сильного магнитного поля на атомно-абсорбционпый сигнал. Спектральная линия может расщепляться на три или более компонент. Такое расщепление связано с магнитным квантовым числом М,-, которое может принимать д = 2J +1 значений, где р —фактор Ланде, а 7 —квантовое число полного электронного углового момента (см. разд. 8.1.2). Состояние с энергией Ео может расщепляться на несколько состояний с энергией Е, так что [c.52]

Электронный парамагнитный резонанс (парамагнитный резонанс, электронный спиновый резонанс) возникает вследствие ориентации неспаренных электронов в магнитном поле так, что их собственный момент количества движения (спин) направлен либо по полю, либо против него. Разность энергий этих двух состояний, или зеема-новских уровней, называется энергией зеемановского расщепления, она равна g Н, где Н напряженность магнитного поля /4 - магнитный момент электрона (магнетон Бора) g - фактор спектроскопического расщепления (рис. 10.5 а). [c.278]

Энергия электрона в атоме не зависит от т, т. е. все электроны с одинаковым I имеют одну и ту же энергию. Однако в магнитном и электрическом полях это вырождение снимается, что приводит к расш епле-нию спектральных линий в таких полях (эффекты Зеемана и Штарка). [c.96]

Диапазон длин волн лазерного излучения, пригодного для селективного фотовозбуждения веществ в ионном, атомарном или молекулярном состоянии, охватывает области спектра от ультрафиолетовой до дальней инфракрасной [139]. Кроме того, известны способы разделения изотопов при использовании различия в колебательновращательных спектрах радиочастотной области [140]. Радиочастотный вариант метода основан на известном явлении парамагнитного резонанса — избирательном поглощении электромагнитных волн парамагнитным веществом, находящемся в магнитном поле. Под действием магнитного поля уровни энергии молекул расщепляются на магнитные поду ровни (эффект Зеемана). При облучении молекул электромагнитным излучением радиочастотного диапазона с энергией, равной щагу магнитного расщепления для молекул с определенным изотопным составом, происходит резонансное поглощение излучения, вызывающее изменение их угловых моментов. При попадании далее смеси веществ в разделяющее магнитное поле наблюдается пространственное разделение молекул, соответствующих различным изотопам. Переход к более длинноволновому диапазону (радиочастотному и микроволновому) позволяет увеличить разрешающую способность благодаря большему различию в спектрах изотопов в этой области по сравнению с видимой или инфракрасной областями. [c.247]

С позиций квантово-механической модели состояния спина (электронного и ядерного) и магнитного момента /1 квантованы. В отсутствие внешнего магнигного поля состояния частицы, характеризующиеся спиновыми квантовыми числами /2, вырождены, т. е. имеют одно и то же значение энергии. При помещении частицы (рис. 11.84) в постоянное магнитное попе Щ вырождение снимается и энергии уровней с т, = +у и И, = "Я оказываются неравными. Это выражается в расщеплении уровней энергии в магнитном ноле (эффект Зеемана). Дпя электрона состояние с и , = -X (состояние Р) отвечает более низкому значению энергии, чем [c.343]