Чудо  - Рациональность - Наука - Духовность

Клуб Исследователь - главная страница

ЖИЗНЕННЫЙ ПУТЬ - это путь исследователя, постигающего тайны мироздания

Чем больше знаешь, тем больше убеждаешься что ни чего не знаешь...

Главная

Библиотека

О клубе
ГАИ "Алтай-Космопоиск"
Путеводитель по Алтаю
Маршруты (походы)
   Туризм

X-files

Наука и технологии

Техника и приборы

Косморитмодинамика

Новости

Фотоальбомы

Видеоальбомы

Карты (треки)

Прогноз погоды

Контакты

Форум

Ссылки, баннеры

 

Наш сайт доступен

на

52 языках

 

 
Если вам понравился сайт, то поделитесь со своими друзьями этой информацией в социальных сетях, просто нажав на кнопку вашей сети.
 
 
 
 
 
  Locations of visitors to this page
LightRay Рейтинг Сайтов YandeG Яндекс цитирования Яндекс.Метрика

 

Besucherzahler

dating websites

счетчик посещений

russian brides

contador de visitas

счетчик посещений

 

 

Здесь

может быть ваша реклама.

 

Наука и технологии

Виртуальный фонд естественнонаучных и научно-технических эффектов "Эффективная физика"
А  Б  В  Г  Д  Е  Ж  З  И  Й  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Щ  Ы  Э  Ю  Я   По связи разделов
Зеемана эффект
Расщепление уровней энергии и спектральных линий атомов в магнитном поле

Анимация

Описание

Зеемана эффект, расщепление уровней энергии и спектральных линий атома и других систем в магнитном поле. Под действием магнитного поля уровни энергии расщепляются на зеемановские подуровни; при переходах между подуровнями уровней ei и ek вместо одной спектральной линии появляется несколько поляризованных компонент. Для одиночных спектральных линий в направлении, перпендикулярном направлению напряженности магнитного поля Н, наблюдается зеемановский триплет - несмещенная относительно первичной линии p-компонента, поляризованная в направлении Н, и две симметричные относительно нее s-компоненты, поляризованные перпендикулярно Н (простой, или нормальный, Зеемана эффект, рис. 1).

 

Простой эффект Зеемана

 

 

Рис. 1

 

а - без поля (n0 - частота, соответствующая исследуемой неполяризованной спектральной линии);

b - зеемановский триплет (направление наблюдения перпендикулярно полю); 

c - s- компоненты (при наблюдении вдоль поля). 

Стрелками показано направление поляризации n1 и n- частоты s-компонент.

 

 Для дублетов и мультиплетов высших порядков наблюдается сложная картина расщепления: появляется несколько равноотстоящих друг от друга p-компонент и две симметричные относительно них группы s-компонент (аномальный, или сложный Зеемана эффект).

Величина расщепления пропорциональна Н  и относительно мала (для Н~20 кЭ она порядка десятых долей ангстрема). В сильных магнитных полях (полях, вызывающих расщепление порядка мультиплетного и выше) вместо сложного Зеемана эффекта наблюдается зеемановский триплет (Пашена-Бака эффект).

Зеемана эффект обусловлен наличием у квантовой системы (например, атома) магнитного момента m, который связан с механическим моментом М атома и может ориентироваться в пространстве лишь определенным образом. Число возможных ориентаций момента m равно степени вырождения уровня энергии. Каждой проекции mH магнитного момента m на направление Н, соответствует дополнительная энергия, De= - mHH, что приводит к снятию вырождения, уровень расщепляется, т.к. mпринимает значение:

 

m= - gmБm,

 

где g - множитель;

mБ - магнетон Бора;

- магнитное квантовое число.

 

При этом значения De = gmБHm для разных m различны.

Расстояние между соседними подуровнями: 

 

d = gmБH = nDe0

 

где De = mБH - величина нормального расщепления. 

 

Если для уровней e и ek расщепление одинаково gi = gk, то наблюдается зеемановский триплет, если ggk, - сложный Зеемана эффект.

Исследование картины зеемановского расщепления важно для изучения тонкой структуры атомов и других атомных систем. Наряду с квантовыми переходами между зеемановкими подуровнями, принадлежащими различным уровням энергии (Зеемана эффект на спектральных линях), можно наблюдать магнитные квантовые переходы между подуровнями одного уровня энергии. Такие переходы происходят под действием излучения с частотами:

 

,

 

где - постоянная Планка, лежащими, как правило, в СВЧ диапазоне электромагнитных волн. 

 

Это приводит к эффекту избирательного поглощения радиоволн в парамагнитных веществах, помещенных в магнитное поле, - к электронному парамагнитному резонансу. На основе этого эффекта созданы устройства квантовой электроники, в том числе приборы для прецизионного измерения слабых полей (квантовые магнетометры).

Зеемана эффект наблюдается в молекулярных спектрах, однако его наблюдение и расшифровка представляют большие трудности вследствие сложной картины расщепления и перекрытия в них спектральных полос. Зеемана эффект можно наблюдать в спектрах кристаллов (обычно в спектрах поглощения).

Временные характеристики

Время инициации (log to от -9 до -6);

Время существования (log tc от -6 до 6);

Время деградации (log td от -9 до -6);

Время оптимального проявления (log tk от -1 до 5).

Диаграмма:

Технические реализации эффекта

Техническая реализация Зеемана эффекта

Наблюдение эффекта Зеемана осуществляется, как правило, по спектру поглощения света в изотропном веществе в присутствии магнитного поля. Схема соответствующей установки представлена на рис. 2.

 

Схема наблюдения эффекта Зеемана

 

 

Рис. 2

 

Обозначения:

1 - источник излучения;

2 - полюсы магнита;

3 - линза;

4 - поляроид;

5 - пластинка в 1/4 длины волны l;

6 - спектрометр;

7 - p-компонента || H;

8 - s-компонента ^ H .

 

При этом для компоненты поляризации, параллельной магнитному полю (p-компонента) линия не расщепляется, а для компоненты поляризации, перпендикулярной магнитному полю (s-компонента) линия расщепляется в триплет (см. рис. 2).

 

Применение эффекта

Зеемана эффект применяется в спектроскопии и в устройствах квантовой электроники, в частности, для измерения напряженностей слабых магнитных полей в лабораторных условиях и в космосе.

 

Литература

 1. Физика. Большой энциклопедический словарь.- М.: Большая Российская энциклопедия, 1999.- C.90, 460.

 2. Новый политехнический словарь.- М.: Большая Российская энциклопедия, 2000.- C.20, 231, 460.

Ключевые слова

  • расщепление спектральных линий
  • атомы
  • молекулы
  • ионы
  • магнитное поле
  • спектр
  • линейчатый спектр
  • ЭПР
  • ЯМР

Разделы естественных наук:

Атомная физика, излучение и поглощение энергии атомами и молекулами
Магнитная поляризация вещества
Магнитное поле
Поляризация света

Формализованное описание Показать