Расщепление спектральных линий в магнитном поле

РАСЩЕПЛЕНИЕ СПЕКТРАЛЬНЫХ ЛИНИЙ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ [c.102]

Расщепление спектральных линий в магнитном поле [c.103]

Описанное явление — расщепление спектральных линий в магнитном поле при поглощении — называют обратным эффектом Зеемана. Экспериментальная установка для наблюдения обратного эффекта аналогична установке для изучения прямого эффекта Зеемана (см. рис. 22.1). Однако при этом источник света должен быть вынесен из пространства между полюсами магнита, а на его место помещено поглощающее вещество. [c.109]

Как было указано в 7 гл 1, Лоренц на основании классической электронной теории предсказал открытое затем Зееманом расщепление спектральных линий в магнитном поле, К тем же результатам, что и классическая электронная теория, приводит и теория Бора. В том же параграфе было рассмотрено влияние внешнего магнитного поля на орбитальное движение электрона в атоме и показано, что спектральная линия, возникающая при переходе электрона между двумя стационарными орбитами, расщепляется при воздействии внешнего магнитного поля И на три поляризованные определенным образом компоненты. Средняя компонента совпадает по частоте с первоначальной линией, а две других симметрично сдвинуты относительно нее на величину [c.331]

Сходные значения величины е/ш были получены П. Зееманом по расщеплению спектральных линий в магнитном поле ( эффект Зеемана ) для носителей электрического тока в атомах, ответственных за излучение и поглощение света. Томсон, на основании своих опытов и учитывая результаты Зеемана, сделал смелый вывод, что частицы катодных лучей являются фундаментальными составными частями обычного вещества, могущими существовать и вне атома, и внутри него. [c.15]

Перейдем теперь к объяснению расщепления спектральных линий в магнитном поле. Колеблющийся электрон излучает электромагнитные волны. Излучение максимально в направлении, перпендикулярном к ускорению электрона, а в направлении ускорения отсутствует. Согласно классической теории, частота излучаемого света совпадает с частотой колебания электрона. Но последняя меняется при включении магнитного поля. Поэтому должна измениться и частота излучаемого света. При наблюдении вдоль магнитного поля колебание в том же направлении излучения не дает. Излучение создается только круговыми вращениями электрона. В результате наблюдаются две 0-компоненты с круговой поляризацией и частотами о -f Q и соо — Q. Если свет идет в направлении вектора В, то поляризация первой линии будет левой, а второй — правой. При изменении направления магнитного поля на противоположное меняется на противоположную и круговая поляризация каждой линии. При наблюдении поперек магнитного поля В колебания электрона, параллельные В, дают максимум излучения. Им соответствует несмещенная п-компонента, в которой электрический вектор параллелен В. Оба круговых движения совершаются в плоско- [c.568]

Каждая такая спектральная линия не представляет собой, однако, излучения строго определенной длины волны, а является, как уже не раз упоминалось, излучением в очень узком спектральном участке, в котором энергия распределена так, что интенсивность быстро падает от центра к краям. Измерение ширины спектральной линии (см. 158) показывает, что в излучении разреженного газа величина этого участка нередко ограничена сотыми и даже тысячными долями ангстрема. Однако условия возбуждения могут заметно влиять и на эту величину, равно как и на положение центра (максимума) спектральной линии. Внешнее электрическое (или магнитное) поле вызывает расширение (или даже расщепление) спектральной линии, а такие внешние поля (особенно электрические) могут в условиях газового разряда обусловливаться высокой концентрацией ионов в разряде и достигать заметной величины столкновение светящегося атома с соседними во время процесса излучения также ведет к уширению линии й тому же ведет и самый факт теплового движения атома вследствие эффекта Допплера. В специальных условиях, например при мощных разрядах, сопровождающихся сильной ионизацией, или при большой плотности газа эти искажения могут достигать значительной величины. Однако [c.712]

Последующее усовершенствование спектральной аппаратуры привело к открытию сверхтонкого расщепления оптических линий. Для его объяснения была предложена гипотеза о существовании у ядра спина и магнитного момента. Взаимодействие магнитного момента ядра с магнитным полем электронов (различное при разных ориентациях спина ядра) приводит к дополнительному расщеплению спектральных линий. Для объяснения чрезвычайной малости этого расщепления (приблизительно в 1000 раз меньше тонкого) Паули предложил считать, что магнит- [c.59]

Если излучающий атом находится в сильном электрическом однородном поле, то термы расщепляются и структура спектральной линии становится сложной. Общая ширина контура такой линии пропорциональна напряженности поля — в этом состоит внешний эффект Штарка. Явление расщепления термов имеет место и в магнитном поле — это эффект Зеемана . [c.16]

П4.1.4. Спин ядра и его магнитный момент. Явление сверхтонкой структуры атомных спектров, когда происходит расщепление спектральных линий, можно объяснить наличием у атомных ядер собственного момента количества движения (спина) и магнитного момента (В. Паули, 1924 г.). Такое расщепление происходит в результате взаимодействия магнитного момента ядра с магнитным полем электронной атомной оболочки при разных ориентациях спина ядра оно будет различно. [c.492]

Дальнейшие исследования показали, что описанный выше тип расщепления в магнитном поле, называемый нормальным эффектом Зеемана, характерен только для одиночных (синглетных) спектральных линий. Большинство наблюдаемых спектральных линий представляет собой мультиплеты, состоящие из двух или нескольких тесно расположенных компонент. Примером может служить желтая линия натрия, состоящая из двух линий Di и D2 (Ai = 589,6 нм, Х,2 = = 589,0 нм), причем интенсивность Д2-линии вдвое больше. В магнитном поле Di-линия расщепляется на четыре компоненты, Д2-ли-ния — на шесть компонент. Интенсивность отдельных л- и а-компо-нент такова, что смесь всех линий при наблюдении в любом направлении дает неполяризованный свет. [c.65]

Не менее интересны магнитооптические эффекты 1) эффект расщепления спектральных линий под действием внешнего магнитного поля (эффект Зеемана) 2) двойное лучепреломление в магнитном поле (эффект Коттон- Мутона) и др. [c.128]

Описанная картина расщепления спектральных линий объясняется классической теорией Лорентца. Как и классическая теория дисперсии, это есть модельная теория, в простейшей форме которой излучающими центрами являются гармонические осцилляторы в виде квазиупруго связанных электронов. В отсутствие внешнего магнитного поля уравнение движения такого электрона имеет вид г Ч- со г = О, где о — собственная частота электрона. При наличии постоянного [c.566]

Даже в очень сильных магнитных полях квадратом ларморовской частоты можно пренебречь по сравнению с (о . Например, если В = 10 Гс, то формула (92.1) дает О я 10 с тогда как для видимого света (X = 500 нм) ю 4 -10 с -, а потому QI(i У 10 . Максимальное магнитное поле, в котором измерялось зеемановское расщепление спектральных линий, получено в 1938 г. П. Л. Капицей (р. 1894). Оно было 3,2 "Ю Гс. Даже в этом случае 1,4 10 (Й/юо) 2 -Ю . Таким образом, с большой точностью (О = (Оо + Й. Чтобы не пользоваться отрицательными частотами, введем переобозначение, положив сох = соц + соз = соо — Й. Тогда полученные два решения запишутся в виде [c.567]

Таково объяснение расщепления спектральных линий, наблюдавшееся в первых опытах Зеемана. Если учесть, что в отсутствие магнитного поля все направления движения электрона равновероятны, то нетрудно объяснить и относительные интенсивности спектральных линий в этих опытах. [c.569]

Описанный выше тип расщепления — появление триплета из двух о-компонент и одной я-компоненты — наблюдается, как выяснили дальнейшие исследования, крайне редко. Он характеризует простые спектральные линии, так называемые синглетные линии, представляющие одну определенную, практически монохроматическую волну, и называется нормальным расщеплением. Громадное же большинство спектральных линий сложно они представляют собой мультиплеты, т. е. состоят из двух или нескольких тесно расположенных спектральных линий. Простым мультиплетом — дублетом — является, например, желтая линия натрия,. представляющая собой пару линий и длины волн которых различаются почти на 6 А (Хо, = 5895,930 А и = 5889,963 А), причем интенсивность линии в два раза больше, чем линии Нередко встречаются значительно более сложные мультиплеты, состоящие из многих компонент. Воздействие магнитного поля на эти мультиплеты дает гораздо более сложную картину расщепления, чем описанная выше. Так, дублет натрия расщепляется таким образом, что линия Оз дает 6, а линия — 4 компоненты. Часть из них является я-компонентами, часть о-компонентами, раздвинутыми так, что для одних расщепление больше, а для других меньше нормального расщепления в том же магнитном поле интенсивность отдельных я- и о-компонент такова, что смесь всех линий дает неполяризованный свет. На рис. 31.5 показана фотография описанного расщепления, а на рис. 31.6 изображен еще более сложный случай. На нем изображена одна из линий септета хрома, распадающаяся на 21 компоненту в нижней части фигуры изображены 14 о-компонент, а в верхней — 7. я-компонент (на репродукции некоторые наиболее слабые компоненты видны плохо). [c.627]

Эти различные подуровни отвечают различным возможным ориентациям электронной орбиты по отношению к внешнему магнитному полю. Благодаря расщеплению уровней и каждая спектральная линия расщепляется на несколько тесно расположенных составляющих. Как будет показано в следующем параграфе, между подуровнями возможны лишь такие переходы, при которых т либо изменяется на 1, либо остается неизменным (кроме случая, когда и для начального и для конечного подуровня т = 0), т. е. когда [c.40]

В области поглощения оптич. анизотропия намагниченной среды проявляется, в первую очередь, в виде дихроизма — различия коэф. поглощения среды для двух ортогональных поляризаций. В геометрии Фойгта дихроизм определяется разл. поглощением компонент, линейно поляризованных параллельно и перпендикулярно магн. полю,— т. н. магнитный линейный дихроизм, ав геометрии Фарадея — разл. поглощением циркулярно поляризованных компонент (магнитный круговой дихроизм). Эти эффекты, являющиеся поляризац. аналогами поперечного и продольного эффекта Зеемана, характеризуются определ, спектральной зависимостью, анализ к-рой позволяет определить величину и характер зеемановского расщепления в тех случаях, когда оно мало по сравнению с шириной спектральной линии. [c.701]

В зависимости от сложности исследуемых спектральных линий эффект Зеемана разделяется на два вида — простой (нормальный) и сложный (аномальный). Экспериментальная установка для наблводения расщепления спектральных линий в магнитных полях (рис. 22.1) [c.102]

Суш,ественно отметить, что и полумодельное представление, и теория Шредингера приводят к нормальному зеемановскому расщеплению спектральных линий в магнитном поле при пренебрежении спиновым моментом электрона. Первоначальные наблюдения Зеемана, казалось, подтвердили выводы Лоренца для желтых линий натрия, представляющих собой компоненты дублета ц 25,дд которых, как теперь [c.333]

Кватовомеханич. рассмотрение позволяет выделить три осн. вклада в эффект магнитной круговой анизотропии диамагнитный , парамагнитный и ванфлеков-ский . Первый вклад, диамагнитный , обусловлен зеемановским расщеплением спектральных линий в магн. поле. Он проявляется (в чистом виде) в полосах оптич. переходов из невырожденного изолированного состояния в состояние, расщеплённое магн. оолем, и не зависит от темп-ры. [c.702]

В 1896 г. Зееману удалось обнаружить слабое изменение частоты спектральных линий под действием внешнего магнитного поля. Экспериментальная установка Зеемана в принципе соответствовала последней установке Фарадея, но применение более сильного магнитного поля и спектрального прибора с высоким разрешением позволило обнаружить эффект. Расщепление спектральных линий в сильных магнитных полях ] олучило название эффекта Зеемана. Кроме наблюдения за изменением частоты спектральных линий Зееман измерил поляризацию этих линий, что сыграло очень важную роль при разработке теории эффекта, которую выполнил Лоренц. На основе классической электронной теории это расщепление было объ- [c.102]

Лоренц (ЬогеШг) Хендрик Антон (1853-1928) — известный нидерландский физик-теоретик. Окончил Лейденский университет (1872 г.). Научные труды относятся к областям электродинамики, термодинамики, статистической механики, оптики, квантовой теории, атомной физики и др. Создал классическую электронную теорию вещества, базирующуюся на анализе движения дискретных зарядов, и на основе ее, в частности, вывел зависимость диэлектрической проницаемости от плотности диэлектрика (формула Лоренца-Лоренца), дал выражение для силы, действую1цей на движущийся в электромагнитном поле заряд (сила Лоренца), развил теорию дисперсии света. Предсказал явление расщепления спектральных линий в сильном магнитном поле (Нобелевская премия (совместно с П. Зееманом) в 1902 г.). Создал электродинамику движущихся сред. Вывел в 1904 г. формулы, связывающие между собой пространственные координаты и моменты времени одного и того же события в разных инерциальных системах отсчета (преобразование Лоренца). Впервые получил зависимость массы электрона от скорости. Своими работами подготовил переход к квантовой механике и теории относительности. Ряд исследований по кинетической теории газов, кинетике твердых тел, электронной тео рии металлов (1904 г.). [c.261]

В заключение раздела, посвященного поляризации света, кратко перечислим некоторые оптические явления, оставшиеся за рамками рассмотрения. Если различные поляризационные компоненты по-разному поглощаются в среде, то говорят о дихроизме (соответственно, линейном или циркулярном). Существует также поперечное магнитооптическое вращение эффект Фогта). Наконец, различные состояния поляризации наблюдаются при расщеплении атомарных спектральных линий в магнитном эффект Зеемана) или электрическом эффект Штар-ка) поле. [c.211]

Эффект Зеемана. Фарадей после обнаружения магнитного вращения плоскости поляризации ирсдпршшл попытки во действо-вать магнитным полем на спектральные линии, однако малая разрешающая способность используемого им спектрального аппарата и слабое магнитное иоле не позволили ему обнаружить какой-либо эффект. В 1896 г. Зееману удалось обнаружить расщепление спектральных линий под действием внешнего магнитного поля. Это явле- [c.292]

Эффект Зеемана лежит в основе объяснения двух главных магнитооптических явлений — магнитного вращения плоскости поляризации (эффект Фарадея) и магнитного двойного лучепреломления (эффект Коттона — Мутона). Изучение эффекта Зеемана на спектральных линиях атомов в видимой и ультрафиолетовой областях сыграло большую роль в развитии учения о строении атома, особенно в период, последовавший за созданием теории Бора. В настоящее время исследование эффекта Зеемана на спектральных линиях атомов представляет собой один из важных методов определения характеристик уровней энергии атомов и значительно облегчает интерпретацию сложных атомных спектров. Изучение зеема-новского расщепления спектральных линий позволяет также получать ценные сведения о магнитных полях, в источниках света, например при исследовании Солнца. [c.102]

Сложность аномального эффекта Зеемана тесным образом связана со сложным характером спектральных линий в отсутствие внешнего магнитного поля, так как электрон кроме электрического заряда обладает еще и магнитным моментом. Взаимодействие этого магнитного момента с магнитным полем самого атома приводит к сложной структуре спектральных линий, а взаимодействие его с внещним магнитным полем ведет к сложному (аномальному) расщеплению. Учет этих взаимодействий возможен только в рамках квантовой теории. [c.104]

В магнитном поле происходит расщепление спектральных линий не только при излучении света, но и при его поглощении. Если вещество, например пары металла, поглощающие в узком спектральном интервале, поместить между полюсами электромагргита, то при включении магнитного поля вид спектра поглощения изме- [c.108]

Ранее (например, в 16) мы указывали, что сериальная принадлежность спектральных линий в значитзльной мере выясняется на основании типа их магнитного расщепления. Действительно, множитель Ланде g о ipe-деляется совокупностью квантовых чисел L, S, J число подуровней, на которое расщепляется в магнитном поле каждый данный уровень, зависит от квантового числа J, Таким образом, тип магнитного расщепления линии однозначно определяется совокупностью квантовых чисел Z,j, 5j, У, и L, S2, J2, характеризующих ее начальный и конечный урэвни. Обратно, по типу маг-нитно расщепления линии можно, вообще юворя, найти значения кванто-8о1х чисел Л,, У и 2, 52, Уг а следовательно, выяснить природу соответствующих им термов. [c.369]

ЭФФЕКТ [тепловой стандартный характеризуется изменением изобарно-изотермного потенциала в процессе образования одного моля химического соединения из простых веществ при условии, что процесс является изотермическим (t = 25" С), а исходные простые вещества и образующиеся соединения находятся при давлении 98 кПа Фарадея состоит в том, что оптически неактивная среда приобретает под действием внешнего магнитного поля способность вращать плоскость поляризации света, распространяющегося вдоль направления поля Фуко состоит в том, что в течение времени плоскость качания сферического маятника поворачивается на определенный угол в сторону против вращения Земли Холла заключайся в том, что в металле или полупроводнике с током, помещенном в магнитное поле, перпендикулярное к вектору плотности тока, возникает поперечное поле и разность потенциалов фотопьезоэлектрическнй — возникновение ЭДС в однородном полупроводнике при одновременном одностороннем его сжатии и освещении Штарка состоит в расщеплении и сдвиге спектральных линий под действием на излучающее вещество внещнего электрического поля] [c.302]

Суммарные магнитные моменты (спины) сложных атомных ядер не являются кратными Хд, или [J,p и .1 их значения колеблются между величинами —1,29 у ядрахдК п-[-5,50р.дд. у ядра191пИ5. Причина неаддитивности ядерного М. в том, что между ядер-нымп частицами действуют мощные ядерные силы неэлектромагнптной природы. Один из способов опытного изучения ядерного М. состоит в исследовании сверхтонкого расщепления спектральных линий атомных оптических спектров, обусловленного взаимодействием ядерного и электронного М. атома. Магнитные моменты ядер и нуклонов можно непосредственно определить, расщепляя молекулярные пучки в неоднородном магнитном поле (Раби метод), а также измеряя восприимчивость ядерного парамагнетизма (см. Момент-и атомных ядер). Большой прогресс в технике [c.38]

ПАШЕНА - БАКА ЯВЛЕНИЕ — состоит в том, что в сильных магнитных нолях, когда энергия взаимодействия атома о магнитным полом большо мульти-плетного расщепления уровней, картина расщепления спектральных линий аналогична простому Зеемана явлению с нормальным расщеплением Лv = е11/2т ,с, где е и — заряд и масса электрона, II — напряжен- [c.598]

Перейдем теперь к случаю, когда примесный ион находится в кубическом кристалле в локальном поле кубической симметрии. В этом случае расщепление спектральных линий обусловлено истинным расщеплением вырожденных электронных уровней иона при деформационном понижении симметрии поля, действующего на ион. В [65] путем теоретикогруппового расчета и использования теории возмущений были получены основные характеристики расщепления спектральных полос (число, относительная интенсивность, поляризация и величина смещения компонент расщепления) для всех возможных электрических и магнитных дипольных переходов между различными уровнями ионов, находящихся в полях симметрии Oh и Тц, при одноосном С5катии кристаллов вдоль <100>, <110>. Кратность [c.111]

Посмотрим на это явление с точки зрения теории представления групп. У сферически-симметричного гамильтониана (куло-нова задача, электрон атома водорода) все пространство состояний раскладывается в прямую сумму пространств неприводимых представлений группы 30(3). После включения магнитного поля по оси Жз (z) каждое неприводимое представление 80(3) ограничивается на подгруппу С 80(3), состоящую из вращений вокруг этой оси. — абелева группа и все ее неприводимые представления одномерны, а состояния, соответствующие разным инвариантным относительно подпространствам, имеют, вообще говоря, разные энергетические уровни. Это расщепление спектральных линий при включении магнитного поля наблюдается в эксперименте. [c.148]

Р. отличается от оптич. спектроскопии и инфракрасной спектроскопии специфич. особенностями а) благодаря малым частотам со и, следовательно, малым энергиям квантов в Р. исследуются квант, переходы между близко расположенными уровнями энергии. Это делает возможным изучение таких вз-ствий в в-ве, к-рые вызывают очень малые расщепления энергетич. уровня, незаметные для оптич. спектроскопии. В Р. исследуются вращат. и инверсионные уровни зеемановское расщепление уровней эл-нов и ат. ядер во внеш. и внутр. магн. полях [см. Микроволновая спектроскопия. Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) Ядерный магнитный резонанс (ЯМР)] уровни, образованные вз-ствием квадрупольных моментов ядер с внутр. электрич. полями [см. Ядерный квадрупольный резонанс (ЯКР)] и вз-ствием эл-нов проводимости с внеш. магн. полем [см. Циклотронный резонанс (ЦР)]. В магнитоупорядоченных средах наблюдается резонансное поглощение радиоволн, связанное с коллективным движением магн. моментов эл-нов (см. Ферромагнитный резонанс, Антиферромагнитный резонанс), б) Естеств. ширина спектральной линии в радио-диапазоне очень мала (Aw (o ). Наблюдаемая ширина Ло) обусловлена разл. тонкими вз-ствиями в в-ве. Анализ ширины и формы линий позволяет количественно их оценивать, причём ширина и форма линии в Р. может быть измерена с очень большой точностью, в) Измерение длины волны Я, характерное для оптич. спектроскопии, в Р. заменяется измерением частоты со, что осуществляется обычно радиотехнич. методами с большой точностью. Это позволяет измерять тонкие детали спектров, связанные с малыми сдвигами уровней [c.610]

Огромное число спектральных линий имеет сложную структуру, т. е. представляет собой муль-типлеты (две или несколько тесно расположенных спектральных линий, обусловленные наличием у электрона кроме электрического заряда магнитного момента). Магнитное поле воздействует на эти мульти-плеты, в результате чего наблюдается более сложная картина расщепления, так называемый аномальный эффект Зеемана. [c.293]

Получим этот результат из представлений электронной теории, а затем используем его для изучения изменения показателя преломления вблизи спектральной линии, расщепившейся на две компоненты в продольном магнитном поле. Это позволит истолковать эффект вращения плоскости поляризации вблизи линии поглощения. Хотя нас интересует расщепление линии поглощения, рассмотрим более простой случай — расщепление линии испускания. Рассчитаем, как изменится частота колебаний ш упруго связанного электрона при действии на него магнитного поля Явнеш. направленного вдоль оси Z. Положим Е = О, так как будет рассчитываться лишь изменение движения электрона при наложении внешнего магнитного поля [c.166]

В продольном эффекте компоненты, поляризованные по кругу, по интенсивности совпадают с я-компонентой поперечного эффекта. Снятие магнитного поля снимает и расщепление, атом излучает по любому направлению одну и ту же интенсивность, причем спектральная линия неполяризована. [c.103]

Впоследствии был разработан метод, получивший название нулевого основанный на том, что при переходе от слабого к сильному полю отдельные подуровни могут пересекаться и поэтому регистрируемая приемником интенсивность пучка дает при возрастании поля максимумы. Таким образом, по отклонению атомных пучков в неоднородном магнитном поле оказалось возможным определить значение ядерных моментов / и величину расщепления нормального терма — последнюю в некоторых случаях с точностью, превышающей спектроскопическую. Это обусловлено тем, что флуктуации тепловых скоростей в меньшей степени влияют на резкость атомных пучков, чем на резкость спектральных линий, так как с увеличением температуры возрастает скорость частиц v и, следовательно, уменьшается время их пролета в поле i ]. [c.567]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...