Зеемана эффект в сильных полях

ЭФФЕКТ ЗЕЕМАНА В СИЛЬНЫХ ПОЛЯХ. КВАДРАТИЧНЫЙ ЭФФЕКТ ЗЕЕМАНА 353 [c.353]

Несомненно, теория Бора— Зоммерфельда явилась крупнейшим достижением физики. Наличие в атомах дискретных состояний было подтверждено экспериментально в опытах Д. Франка и Г. Герца (1913 г.). Серьезным успехом этой теории стало также вычисление постоянной Ридберга для водородоподобных систем и объяснение структуры их линейчатых спектров. В частности, Бору удалось правильно объяснить серии спектральных линий иона Не+, до того приписываемые водороду. Теория Бора — Зоммерфельда объяснила физическую природу характеристических рентгеновских спектров, расщепление спектральных линий в сильном магнитном поле (так называемый нормальный эффект Зеемана) и другие явления. [c.17]

Рис. 2-3. Диаграмма, изображающая расщепление уровней энергии с, I = i ти 1 — 2 на 21+1 подуровней (нормальный эффект Зеемана) при наложении сильного магнитного поля Н в направлении оси z. Когда Н = О, наблюдается одиночная линия, а при наложении поля Н — три линии. Переходы подчиняются правилам отбора Ami = О, 1 и имеют частоты Vo, Vq + Avq. Vo — Avo.

Эффект Зеемана в сильных полях. [c.353]

Зависимость угла поворота а от частоты наз. дисперсией магн. оптич. вращения а= а(со). Дисперсия сильно зависит от структуры энергетич. спектра молекулы, в частности сут того, как проявляется Зеемана эффект у вырожденных в отсутствие магн. поля энергетич. уровней. Переходы [c.58]

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]

В заключение настоящего параграфа рассмотрим еще одно явление, вызываемое сильным полем. Во всех первоначальных теориях эффекта Зеемана диамагнитными членами пренебрегали. Эти члены пропорциональны Я2 и. [c.358]

Более современный способ коррекции фонового поглощения основан на эффекте Зеемана. Источник излучения или атомизатор помещают между полюсами сильного электромагнита. При наложении магнитного поля линии испускания и поглощения свободных атомов смещаются, а положения полос поглощения фона остаются практически без изменения. Если поле достаточно сильное, то смещение велико в этом случае можно считать, что при длине волны излучения лампы с полым катодом свободные атомы практически не поглощают. Измеренный в этих условиях сигнал представляет собой чистую оптическую плотность фона. В отсутствие поля измеренная оптическая плотность представляет собой сумму плотностей фона и атомного пара. Периодически включая и выключая магнитное поле (т. е. используя прием, аналогичный модуляции источника света) и измеряя при этом величины сигналов, можно затем найти исправленное значение оптической плотности атомного пара по разности. Зеемановская коррекция позволяет скомпенсировать поглощение фона до 1—2 единиц оптической плотности. [c.246]

Третий метод учета фона основан на использовании эффекта Зеемана для расщепления линии испускания или линии поглощения в магнитном поле. Суть метода заключается в следующем. Атомизатор помещают в сильное магнитное поле так, чтобы направление излучения было перпендикулярно полю, а между источником излучения (например, ЛПК) и атомизатором устанавливают вращающийся поляризатор. При этом через атомизатор попеременно проходят излучения параллельное (компонент я) и перпендикулярное (компонент а) магнитному полю. Компонент я поглощается атомным паром как обычно, а компонент с нет. Молекулярное поглощение и рассеивание света не зависят от поляризации падающего излучения. Поэтому по разности поглощений компонентов я и о можно определить истинное значение атомного поглощения. В магнитное поле помещают также источник излучения. Приборы с коррекцией фона, работа которых основана на эффекте Зеемана, лишь недавно стали выпускаться, и опыт их применения пока недостаточен. [c.135]

По какому признаку различают слабое и сильное магнитные поля в теории эффекта Зеемана [c.206]

О поведении газообразных свободных ионов в магнитном поле можно судить с помощью эффекта Зеемана. Однако поведение этих ионов в магнитном поле сильно изменится, если их поместить в конденсированную фазу. Изменения вызваны понижением симметрии электрического поля (от сферической до кубической, аксиальной, ромбической или даже до более низкой симметрии). Следовательно, орбитали, которые были вырождены в свободном ионе, в конденсированной фазе обладают разной энергией. Качественно последовательность энергетических уровней, обусловленную взаимодействием иона с электрическим полем его соседей, можно предсказать исходя из симметрии поля. Поэтому в первую очередь нас будут интересовать не механические или магнитные моменты свободного иона, а свойства состояний с низко расположенными уровнями энергии, заселенность которых определяется распределением Больцмана. [c.276]

В 1925 г. П. Л. Капица и Г. У. Б. Скиннер [2 ], пользуясь созданной П. Л. Капицей установкой для получения кратковременных очень сильных магнитных полей, наблюдали эффект Зеемана в полях до 130 000 э. Они обнаружили, что в полях, превышающих 70 000 э. компоненты линии 1п, Х4680А смещаются не пропорционально напряженности магнитного поля, а значительно сильнее. Однако впоследствии П. Л. Капица, П. Г. Стрелков и Э. Я. Лаурман [2 ] выяснили, что этот вывод был ошибочным и что в действительности отступления от линейности в расщеплении для линий, у которых не имеет места эффект Пашена—Бака (одиночники или составляющие широких мультиплетов), не заметны в полях до 320 ООО э. [c.358]

Ф. Пашен и Е. Бак обнаружили, что при усилении магнитного поля до такой степени, когда расщепление (эффект Зеемана) состояния со связью Рассела — Саундерса по порядку величины сравнимо с расстоянием между уровнями с различными значениями /, например )д, и характер картины расположения энергетических уровней меняется. В сильном магнитном поле связь между орбитальным моментом и спином, приводящая к возникновению полного момента импульса, который определяется квантовым числом /, нарушается. Орбитальный угловой момент, определяемый квантовым числом Ь, и спин, определяемый квантовым числом 5, ориентируются в магнитном поле независимо, причем их ориентация определяется орбитальным магнитным квантовым числом и спиновым магнитным квантовым числом Мв- Сказанное иллюстрируется для мультиплета Юг и Юд рис. VI. . Как показано на рисунке, спин ориентируется в магнитном поле по трем направлениям, соответствующим Мв = — 1,0и-Ь1,а орбитальный угловой момент — по пяти направлениям, соответствующим = — 2, —1, О, и +2. Ориентации спина и орбитального углового момента не зависят друг от друга, благодаря чему наблюдается 15 квантовых состояний. Аналогично для [c.787]

Второй метод устранения фонового сигнала основан на эффекте Зеемана. И испускание, и поглощение УФ- и видимого излучения связано со свойствами электронов, вращающихся в атомах, поэтому неудивительно, что эти явления сильно зависят от наличия магнитного поля. Теоретически предсказано [9] и экспериментально подтверждено, что, если источник излучения (лампу с полым катодом) или поглощающую пробу поместить в поперечное магнитное поле, каждая линия испускаемого излучения расщепляется в простейшем случае на три линии, одна из которых имеет несколько большую длину волны, другая несколько меньшую, а третья остается без изменений. Смещенная и несмещенные линии поляризуются перпендикулярно друг другу, следовательно, если на оптическом пути поставить поляризатор, то их можно различить. [c.142]

Наконец, если бы мы захотели исследовать влияние постороннего поля, например электрического или магнитного в эффектах Штарка и Зеемана, то для этого было бы достаточно ввести в уравнение Шредингера добавочное слагаемое к потенциальной энергии, пропорциональное силе поля. Этим решение сильно усложняется (оно производится методами возмущений"), но результаты находятся в полном согласии с опытом. При этом в решении появляется также и четвертое квантовое число т. [c.94]

Рассматривая табл. 5.6, трудно найти четкую интерпретацию эффекта Зеемана. Можно выбрать состояние как соответствующее области 2, поскольку оно должно иметь экспериментально наблюдаемое расщепление, в то время как состояние Аги должно иметь в два раза большее расщепление. Если в действительности области 1, 2 я 3 являются тремя компонентами одного и того же триплета, то полосы флуоресценции области 1 должны иметь такое же расщепление, хотя экспериментально это не показано пока никем. С другой стороны, заманчива интерпретация состояния для области /, так как для нее не следует ожидать зеемановского расщепления. В области 3 следует ожидать расщепления независимо от того, соответствует ли эта область состоянию зДз или Пгц-Эти трудности не являются решающими, так как состояние Пои может быть уже расщеплено на По+м и По-и, каждое из которых не является вырожденным. Магнитное поле может оказаться недостаточно сильным, чтобы связать их. [c.331]

С ядром и орбитальными электронами может взаимодействовать и сильное электрическое поле, что также приводит к расщеплению линий. Этот эффект, называемый явлением Штарка, представляет большую трудность для наблюдения, чем эффект Зеемана, потому что требуется очень сильное электрическое поле порядка 10 в/см, чтобы заметно повлиять на внутриатомное поле между ядром и электроном (около 10 в см для атома водорода в основном состоянии). [c.33]

При обычном методе исследования рассматривают ион редкоземельного элемента как свободно расположенный в электрическом поле, создаваемом соседними атомами и ионами. Предполагается, что взаимодействие электронов иона друг с другом много сильнее, чем их взаимодействие с внешним полем. Если это так, то к системе с полным правом могут быть применены хорошо разработанные для атомного спектра методы эффектов Штарка и Зеемана. За основу были приняты предполагаемые энергетические уровни свободного иона. Учитывая сказанное, диаграмма невозмущенного энергетического уровня должна объяснять группы резких сильных линий на рис. 4. [c.55]

Эффект Зеемана состоит в расщеплении спектральных линий на несколько компонент в сильном магнитном поле. [c.444]

Внеш. магн. поле влияет на выход продуктов р-ции, скорость элементарных процессов взаимод. парамагнитных частиц (рекомбинации радикалов, аннигиляции триплетно-возбужденных молекул, тушения триплетных молекул радикалами и т.п.), интенсивность флуоресценции и хеми-люминесценции, темновую и фотопроводимость мол. кристаллов и орг. полупроводников. Магн. изотопный эффект сопровождается разделением магн. и немагн. изотопов (напр., С и С, о и О). Хим. поляризация электронов и ядер проявляется в спектрах ЭПР и ЯМР продуктов р-ций (радикалов и молекул), при этом положит, поляризация приводит к аномально сильным линиям поглощения, а отрицательная-к линиям эмиссии. В последнем случае создается инверсная населенность зеемановских уровней электронов или ядер (см. Зеемана эффект. Лазер). Когда химически индуцированная отрицат. поляризация ядер достигает значит, величины, превосходящей порог генерации, происходит самовозбуждение радиочастотного излучения и хим. система становится мол. квантовым генератором-хим. радиочастотным мазером. Внеш. высокочастотное резонансное поле стимулирует изменение спина и, следовательно, выхода продукта р-ции или интенсивности люминесценции. Это позволяет регистрировать спектры ЭПР короткоживущих пар парамагнитных частиц по изменению выхода электронов, дырок, возбужденных молекул. На этом принципе основан новый метод магн. резонанса-двойной магн. резонанс (ДМР). [c.624]

Метод пересечения уровней применим для вырожденных подуровней Зеемана илн Штарка, которые расщепляются внешним магнитным или электрическим полем (пересечение уровней в нулевом поле или эффект Ханле [207]), либо для близко расположенных уровней сверхтонкой структуры, которые по-разному сдвигаются внешним полем (рис. 5.15) и, следовател но, могут пересекаться прн определенных значениях по (пересечение уровней в сильном поле) [208]. Наблюдение пг ляризации флуоресценции в выбранном направлении как фун ции внешнего поля дает сигнал пересечения уровней в обль сти значений поля, при которо.м происходит пересечение урог ней. Полуширина этого сигнала соответствует сумме естествен ных ширин уровней. Поскольку ширина линии, свободная от доплеровского уширения, получается при широкополосном возбуждении, в качестве источников накачки пригодны многомодовые лазеры. [c.298]

Эффект Зеемана на линиях цезия был наблюден Копферманом и Крюгером и Фельше [ЗЬ 32] g обеих работах в сильных полях было установлено расщепление каждой из зеемановских компонент на 8 сверхтонких, что соответствует значению момента ядра цезия / — /2. [c.537]

Когда поле является очень сильным, орбитальные и спиновые магнитные моменты разъединены и иреиесснруют независимо около его направлен . Если происходит переход, то затрагивается лишь орбитальный угловой момент (поскольку спет в оптическом диапазоне не влияет пепосредственпо на внутреннее движение спинов). Таким образом, мы возвращаемся к нормальио.му эффекту Зеемана, где спин не играет никакой роли. Это возвращение прежнему состоянию носит название эффекта Пашена — Бака. [c.504]

В 1800 г. Потер Зееман заметил, что если возбунеденные атомы, использовавшиеся для получения линейчатого спектра, поместить в сильное магнитное поле, то число наблюдаемых линий возрастет. Это явление, так называемый эффект Зеемана, наводит на мысль о том, что описание энергетических состояний электрона должно также включать другое квантовое число т — магнитное квантовое число. Наконец, результаты исследований Штерна [c.15]

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]

Экспериментально эффект Зеемана исследован на ряде линий со сверхтонкой структурой. Бак и Вульф [2 ] исследовали линию ТП, 6p2Pi/ — 7з231д, X 3775 А в полях напряженностью 17 000, 29 700 и 43 500 э. Первые два поля относятся к средним, последнее приближается к сильному. Результаты находятся в полном соответствии с теорией для случая /= 72- Не только число компонент, но и их положение и интенсивности совпадают с предвы-численными. [c.537]

Успех опытов Штерна вызван тем, что, во-первых, магнитный момент электронной оболочки молекулы водорода в нормальном состоянии Е равен нулю, а, во-вторых, тем, что момент, связанный с вращением молекулы, доступен непосредственному измерению по отклонению пучка молекул параводорода. Вообще же говоря, магнитный момент ядра много меньше магнитного момента электронной оболочки и проявляется лишь в небольших поправочных членах, определяющих магнитное ращепление уровней ( 92). Магнитный момент ядра можно наиболее непосредственно обнаружить на расщеплении терма, для которого J = 0 (например, терма Sg). Полный магнитный момент атома в состоянии с У=0 совпадает с магнитным моментом ядра и, следовательно, по величине магнитного расщепления уровня с J=0 можно непосредственно найти множитель Ланде g I). Однако наблюдение обычного эффекта Зеемана на таких уровнях требует применения очень сильных магнитных полей до сих пор оно остается экспериментально не исследованным. [c.568]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология