Эффект Штарка и Зеемана

Рост интенсивности сопровождается увеличением ширины спектральной линии. Ширина спектральной линии определяется также рядом факторов — естественное уширение допплеровское уширение, связанное с учетом движения атома уширение вследствие влияния электрического поля (эффект Штарка) и вследствие влияния магнитного поля (эффект Зеемана). На ширину линии влияет концентрация атомов на нижнем уровне и характеристика прибора (аппаратурная ширина). [c.11]

Спектроскопич. методы определения Д. м. молекул основаны на эффектах расщепления и сдвига спектральных линий в электрич. поле (эффект Штарка). Для линейных молекул и молекул типа симметричного волчка известны точные выражения, связывающие Д. м. со штарковским расщеплением линий вращательных спектров. Этот метод дает наиб, точные значения величины Д. м. (ло 10 Д), причем экспериментально определяется не только величина, но и направление вектора Д. м. Важно, что точность определения Д. м. почти не зависит от его абс. величины. Это позволило получить весьма точные значения очень малых Д м. ряда молекул углеводородов, к-рые нельзя надежно определить др. методами. Так, Д. м. пропана равен 0,085 0,001 Д, пропилена 0,364 + 0,002 Д, пропина 0,780 0,001 Д, толуола 0,375 0,01 Д, азулена 0,796 0,01 Д. Область применения метода микроволновой спектроскопии ограничена, однако, небольшими молекулами, не содержащими атомов тяжелых элементов. Направление вектора Д. м. молекулы м. б. определено экспериментально и по Зеемана эффекту второго порядка. [c.76]

Наличием собственных магнитных полей атома водорода удалось объяснить расщепление спектральных линий в магнитном поле (эффект Зеемана) и в электрическом поле (эффект Штарка). Для объяснения более тонких спектральных явлений введено еще одно квантовое число — спиновое квантовое число 5. Спин, или вращение электрона относительно собственной оси, может быть левым и правым [c.37]

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]

Выделение правил отбора для поглощения света, поляризованного в различных направлениях, имеет смысл только в случае, когда одно из направлений пространства, например ось 2, задано условиями эксперимента. Такая ситуация реализуется, например, при изучении спектров атомов в магнитном поле (эффект Зеемана) или электрическом (эффект Штарка), где направление поля связывается с направлением оси z. В обычных экспериментах все направления в пространстве неразличимы, и единственным правилом отбора является требование А/= 1. [c.41]

Большая часть сведений о структуре и свойствах молекул получена путем изучения влияния электрических или магнитных полей на молекулярные спектры. Изменения спектров, индуцированные электрическим полем (эффект Штарка) или магнитным полем (эффект Зеемана), обычно интерпретируют при помощи теории возмущений, в которой влияние электрического или магнитного поля рассматривают как возмущение к гамильтониану свободной молекулы. [c.238]

Спектры атомов проявляют тонкую структуру, которая не может быть объяснена при помощи только что обсуждавшейся теории. Например, некоторые линии могут быть разрешены в близко расположенные мультиплеты в присутствии магнитного поля (эффект Зеемана) или электрического поля (эффект Штарка). Эта тонкая структура была объяснена в 1925 г. Гаудсмитом и Уленбеком влиянием собственного магнитного момента электрона, который не зависит от его орбитального момента. Позднее Дирак применил теорию относительности к квантовой механике и показал, что действительно можно теоретически обосновать собственный угловой момент электрона. Термин спин электрона применяется, но было бы неправильно думать, что собственные магнитные эффекты электрона обусловлены вращением массы вокруг оси. Собственный угловой момент электрона может быть рассмотрен в известном смысле аналогично орбитальному угловому моменту. Величину 5 полного спина можно выразить как [c.391]

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]

Эффекты Штарка и Зеемана [c.179]

До сих пор мы обсуждали спектроскопические эксперименты, при которых система не испытывает действия внешних полей. Внешние электрические и магнитные поля оказывают влияние на атомные энергетические уровни, а следовательно, иа спектры атомов. Внешнее поле нарушает сферическую симметрию внутреннего поля атома, определяющего поведение его электронов. Симметрия результирующего поля сводится к симметрии накладываемого внешнего поля. Вследствие этого происходит снятие вырождения у вырожденных состояний. Этот эффект, вызываемый внешним электрическим полем, называется эффектом Штарка, а если он обусловлен магнитным полем,— эффектом Зеемана. [c.179]

Схематически изобразите спектры для каждого разрешенного перехода из предыдущей задачи при эффекте Штарка и нормальном эффекте Зеемана. [c.192]

Под влиянием электрического или магнитного поля спектральные линии становятся шире или из них образуется несколько более тонких компонент (эффекты Штарка и Зеемана). Расщепление спектральных линий на более тонкие компоненты называется мультиплетностью. Она объясняется тем, что электрон в атоме на всех подуровнях, кроме 5-подуровня, ведет себя подобно магниту и, следовательно, должен обладать, помимо орбитального момента, магнитным моментом. [c.58]

Спектры многих элементов очень сложны. Например, в спектре железа насчитывается свыше пяти тысяч линий. Работа с чувствительной аппаратурой показывает, что многие линии в атомных спектрах состоят из нескольких очень близко расположенных линий — являются мультиплетами. Если поместить источник излучения в магнитное поле, то произойдет расщепление одиночных линий — вместо одной линии в спектре появится несколько близко расположенных линий эффект Зеемана). Аналогичное явление наблюдается при помещении источника излучения в электрическое поле эффект Штарка). [c.10]

Поскольку энергия электрона в атоме водорода определяется величиной п ц. не зависит от остальных квантовых чисел, то, очевидно, может быть несколько состояний электрона с одинаковой энергией. Эти 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 п, но различными т.1 или т по-разному взаимодействует. с внешним полем, в результате энергии электрона в -этих состояниях становятся неодинаковыми. Этим объясняется расщепление спектральных линий при помещении источника излучения в электрическое или магнитное поле (эффекты Штарка и Зеемана). [c.27]

Наличием собственных магнитных полей в атоме водорода удалось объяснить явление расщепления спектральных линий в магнитном поле (эффект Зеемана) и в электрическом поле (эффект Штарка). [c.37]

В электрическом или магнитном поле энергетические уровни атома расщепляются на ряд подуровней. Это явление известно как эффект Штарка (расщепление в электрическом поле) или эффект Зеемана (расщепление в магнитном поле). Поле, обусловленное заряженными частицами в плазме, оказывается достаточным, чтобы вызвать уширение спектральных линий, которое доступно наблюдению на обычных приборах. [c.18]

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]

Рассмотрим молекулы, способные свободно-вращаться в пространстве, т. е. разреженный газ, и применим к ним полученные выше результаты. Предположим, что на молекулы не действуют никакие внешние поля, вызывающие эффекты Штарка и Зеемана. Вместо индексов / и [ введем два индекса 1=и, Я и i=v, R, описывающие колебательные и вращательные квантовые состояния молекулы соответственно, причем V обозначает множество колебательных квантовых чисел, а / — множество вращательных квантовых чисел. Тогда для волновой функции получим следующее выражение [c.152]

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]

Спектр Мёссбауэра представляет собой изменение зарегистрированной детектором излучения активности источника улучей, прошедших через поглотитель, в зависимости от скорости движения источника и поглотителя относительно друг друга. Спектр является результатом действия трех составляюших химического сдвига, квадрупольного расщепления (эффект Штарка) и магнитного расщепления (эффект Зеемана). На рис. 5.17,6 представлен простейший спектр Мёссбауэра. [c.114]

Влияние электрического поля на атомные спектры было открыто Штарком в 1913 г. и известно под названием эффекта Штарка. Существование такого эффекта естественно было ожидать, поскольку эффект Зеемана уже был открыт и истолкован теоретически на основе электронной теории. Фогт обратил внимание на возмущение атомов электрическим полем еще в 1899 г. и пришел к заключению, что соответствующие эффекты очень малы. Он сделал попытки обнаружить эффект электрического поля на Д-линиях натрия, но не добился успеха 1). [c.380]

Мы можем получить также некоторые общие результаты относительно появления запрещенных линий при эффекте Штарка. Теория здесь, конечно, аналогична соответствующему случаю эффекта Зеемана, рассмотренному Цваном (раздел 6 гл. XVI). Состояния возмущающие состояния ф (а/Ж) [c.393]

Наиболее точным методом определения дипольных моментов является микроволновая спектроскопия. Если поместить газ в электрическое ноле, происходит расщепление чисто вращательных линий на шгарковские компоненты, причем величина расщепления зависит от напряженности электрического поля и дипольного момента. Эффект Штарка в электрическом поле совершенно аналогичен эффекту Зеемана в магнитном поле, и в обоих случаях расщепление возникает потому, что пространственное вырождение уровней энергии снимается при наложении электрического или магнитного поля. Отдельные штарковские компоненты можно наблюдать в полях с напряженностью в несколько тысяч вольт на сантиметр, а расщепление можно измерить с большой точностью. Напряженность электрического поля определяется обычно калиброванием по молекулам с известными дипольными моментами. Поскольку исследуемое вещество находится в газовой фазе и при низком давлении, здесь отсутствует влияние растворителя, а взаимодействие между полярными молекулами сведено до минимума. Не влияет на результаты и наличие примесей, если только можно проанализировать сложный спектр смеси. Кроме того, в благоприятных условиях можно найти значения дипольных моментов каждой из изотопных молекул в отдельных колебательных состояниях. Этот метод пригоден только для простых молекул с высоким давлением паров, но сейчас уже имеется довольно много надежных количественных данных по дипольным моментам молекул, которые можно интерпретировать, основываясь на представлениях об электронной структуре молекул. [c.244]

В отс тствии поля все т-уровни с одинаковыми п, I п ] энергетически совпадают, но магкитиое или электрическое поле устраняет это вырождение, что ведет к расщеплению спектральных линий в магнитном поле эффект Зеемана) и в электрическом ноле (эффект Штарка). Все детали обоих эффектов могут быть вычислены в полном согласии с опытом. [c.99]

Расщепление спектральных линий в влектрнческом поле называют эффектом Штарка расщепление в магнитном поле — эффектом Зеемана. [c.116]

Чисто вращательные спектры газов, молекулы которых имеют постоянный дипольный момент, находятся, как известно, либо в микроволновой, либо в дальней инфракрасной области. Обычно такие спектры исследуют с помощью методов микроволновой спектроскопии, точность и разрешающая способность которых значительно превосходят возможности методов длинноволновой инфракрасной спектроскопии. Микроволновая спектроскопия используется для изучения таких явлений, как сверхтонкое расщепление и эффекты Штарка и Зеемана. С помощью таких исследований затем могут быть получены очень точные значения геометрических параметров. Техника измерений здесь в принципе проще, чем в оптическом диапазоне, поскольку вместо источника непрерывного спектра в микроволновой спектроскопии применяются высокомонохроматические клистроны с переменной частотой. Таким образом, отпадает необходимость в дифракционной решетке и удается избежать трудностей, связанных с применением системы монохроматоров ми кроволновые методы по существу следует отнести к электронным, а не к оптическим. Высокочастотная граница микроволновых измерений находится в настоящее время вблизи 20 см" (6-10 МГц). [c.16]