![]() |
po tekstam po klyuchevym slovam v glossarii po saitam perevod po katalogu |
|
Zeemana effekt
- rassheplenie spektral'nyh linii pod deistviem na izluchayushee veshestvo vnesh. magn. polya. 3. e., nablyudaemyi v spektrah poglosheniya, poluchil nazvanie obratnogo, vse ego zakonomernosti analogichny zakonomernostyam pryamogo 3. e. (nablyudaemogo v liniyah izlucheniya). 3. e. byl otkryt niderlandskim fizikom P. Zeemanom v 1896 g. pri laboratornyh issledovaniyah svecheniya parov natriya.
![]() |
Ris. 1. Kartina rasshepleniya dvuh blizkih spektral'nyh linii atoma natriya (zheltogo dubleta Na) v magnitnom pole pri nablyudenii poperek i vdol' polya; ![]() ![]() polyarizovany razlichno. |




![]() |
Ris. 2. Polyarizaciya ![]() (poperechnyi effekt Zeemana) i ![]() - napravlenie magnitnogo polya, ploskost' x, y - ploskost' polyarizacii ![]() |

Pervoe ob'yasnenie 3. e. bylo dano niderl. fizikom H. Lorencem v 1897 g. v ramkah klassich. teorii, soglasno k-roi dvizhenie elektrona v atome rassmatrivaetsya kak garmoniya, kolebaniya lineinogo oscillyatora. Po etoi teorii spektr. liniya pri poperechnom 3. e. rassheplyaetsya na tri komponenta. Takoe yavlenie poluchilo nazvanie normal'nogo 3. e., a rassheplenie linii na bol'shee chislo komponentov - anomal'nogo Z.e. Odnako obychno nablyudaetsya imenno anomal'nyi effekt. Isklyuchenie sostavlyayut perehody mezhdu singletnymi urovnyami, a takzhe sluchai sil'nogo magn. polya (sm. nizhe).
Polnoe ob'yasnenie 3. e. poluchil na osnove kvantovoi teorii. Urovni energii atoma rassheplyayutsya v magn. pole na podurovni. Kvantovye
perehody mezhdu podurovnyami dvuh urovnei porozhdayut komponenty spektr. linii. Kazhdyi
energetich. uroven' atoma harakterizuetsya mehanich. momentom kolichestva dvizheniya J.
Rassheplenie urovnei obuslovleno tem, chto s mehanich. momentom svyazan magn. moment
J,
, (1)
gde e, m - zaryad i massa elektrona, ( - magneton Bora, a g
- t.n. faktor Lande. Smysl razdeleniya koeff. na dva mnozhitelya poyasnyaetsya nizhe. Znak
minus obuslovlen otricat. zaryadom elektrona. Vzaimodeistvie magnitnogo momenta
s polem H izmenyaet energiyu urovnya. Velichina etogo vzaimodeistviya
zavisit ot vzaimnoi orientacii
i H. Vektor J
v magn. pole mozhet imet' 2J+1 orientacii, pri k-ryh ego proekciya JH=M,
gde M - magnitnoe kvantovoe chislo. Ono prinimaet znacheniya 0,
. Stol'ko zhe znachenii mozhet imet' proekciya
magn. momenta
na napravlenie H. Poetomu uroven' rassheplyaetsya na
2J+1 komponentov. Izmenenie energii
kazhdogo
komponenta
(po otnosheniyu k energii urovnya v otsutstvie polya) s uchetom f-ly (1) ravno:
. (2)
Mehanich. moment atoma skladyvaetsya iz orbital'nogo momenta L i spinovogo
momenta S: J=L+S. Analogichno magn. moment .
Velichina
podobna magn. momentu toka, obrazovannogo orbital'nym
dvizheniem elektronov v atome, i ravna
L. S velichinoi
delo obstoit slozhnee, t.k. spinovyi moment S svyazan s vnutr. harakteristikoi
elektronov, a ne s ih dvizheniem. Kak sleduet iz eksperimenta (a takzhe iz relyativistskoi
kvantovoi teorii Diraka),
S, t.e. na edinicu
spinovogo momenta prihoditsya vdvoe bol'shii magn. moment. T.o., polnyi magn. moment
(L+2S)=
(J+S).
(3)
Vektor precessiruet vokrug vektora J, tak chto v srednem
on napravlen vdol' J, a ego velichina opredelyaetsya po f-le (1). Soglasno
raschetam na osnove kvantovoi mehaniki, faktor Lande
g=1+[J(J+1)-L(L+1)+S(S+1)]/2J(J+1). (4)
![]() |
Ris. 3. Zavisimost' rasshepleniya urovnei energii ot napryazhennosti magnitnogo polya: a - pri J=1/2, b - pri J= 1, v - pri J=3/2, g - pri J= 2, M - magnitnoe kvantovoe chislo. |
![$\delta\nu={\mu_B H\over {h}}\;[g_2M_2-g_1M_1]$](https://images.astronet.ru/pubd/2005/02/08/0001202775/tex/formula16.gif)
Izmenenie kvantovogo chisla M opredelyaetsya pravilom otbora









V ochen' sil'nom pole H svyaz' L i S narushaetsya,
oba vektora nachinayut nezavisimo drug ot druga precessirovat' vokrug napravleniya J
s proekciyami ML i MS.
Narushenie svyazi imeet mesto v sluchae, kogda zeemanovskoe rassheplenie stanovitsya bol'she
tonkoi struktury, t.e. J-struktury urovnya LS. Pri etom .
Pravilo otbora dlya
takoe zhe, kak dlya
, a
= 0. Poetomu
i opyat' proyavlyaetsya norm. 3. e. V dannyh usloviyah kazhdyi zeemanovskii komponent
imeet tonkuyu strukturu (podobno J-strukture urovnya LS). Komponenty
etoi struktury harakterizuyutsya znacheniem velichiny
. Perehod
ot anomal'nogo
k normal'nomu 3. e. v sil'nom pole naz. effektom Pashena-Baka. Pri perehode narushaetsya
lineinaya zavisimost' smesheniya ot polya. Dlya razlichnyh linii effekt voznikaet pri raznyh
velichinah magn. polya.
V astrofizike 3. e. ispol'zuetsya dlya opredeleniya magn. polei kosmich. ob'ektov.
![]() |
Ris. 4. Normal'nyi effekt Zeemana; strelkami oboznachena polyarizaciya komponentov, ![]() linii, ![]() ![]() chastoty ![]() |
Pri izmereniyah magn. polei zvezd zeemanovskoe rassheplenie spektr. linii obychno nablyudaetsya
v pogloshenii. Prodol'nyi komponent magn. polya izmeren u nesk. soten zvezd razlichnyh
spektral'nyh klassov. Vyyasneno, chto
indukciya magn. polya na poverhnosti t.n. magnitnyh
zvezd
dostigaet nesk. tysyach Gs, a u zvezdy HD 215441 nablyudaetsya sil'noe pole Gs. Ochen' sil'nye magn. polya, prevoshodyashie 10
Gs, obnaruzheny po 3. e. u neskol'kih vyrozhdennyh zvezd - belyh karlikov.
Magn. polya Galaktiki mozhno izmerit' po zeemanovskomu rasshepleniyu radiolinii vodoroda 21 sm. Vybor linii poglosheniya dlya takih
izmerenii pozvolyaet nablyudat' na fone yarkogo radioistochnika rezkuyu liniyu i znachitel'no
umen'shit' rol' shumov i vozmozhnyh oshibok. Takim metodom byli izmereny magn. polya v
plotnyh
i holodnyh oblakah mezhzvezdnogo gaza, proeciruyushihsya na yarkie galaktich. radioistochniki:
Kassiopeya A, Telec A i dr. Okazalos', chto v oblake, raspolozhennom v napravlenii istochnika
Kassiopeya A, magn. pole dostigaet Gs. Srednee
krupnomasshtabnoe pole Galaktiki imeet velichinu
Gs, a
v oblakah gaza magn. pole v 5-10 raz bol'she. Takim putem opredelyaetsya tol'ko prodol'nyi
(vdol' lucha zreniya) komponent magn. polya.
Izuchenie magn. polei aktivnyh oblastei, pyaten i dr. obrazovanii na Solnce proizvoditsya
s pomosh'yu osobyh chuvstvitel'nyh priborov - fotoelektrich. magnitografov, pozvolyayushih
izmeryat' polya do 1 Gs i men'she (sostavlyayushuyu polya po luchu zreniya). Pri takih izmereniyah
takzhe ispol'zuetsya obratnyi 3. e. V bol'shinstve sluchaev zeemanovskie komponenty linii
slivayutsya mezhdu soboi - nalichie magn. polya vyzyvaet obshee rasshirenie spektr. linii.
Magn. pole opredelyaetsya v etih sluchayah polyarizac. metodami. Pri nablyudeniyah anomal'nogo
3. e., kogda liniya rassheplyaetsya na ryad - i
-komponentov,
dlya opredeleniya velichiny rasshepleniya (
)
-komponentov
astrofiziki ispol'zuyut f-lu:
, gde N vyrazheno v E, dlina volny
v
.
Obychno dlya izmerenii solnechnyh magn. polei ispol'zuyut spektr. liniyu zheleza
(FeI) s faktorom g= 3 i ryad dr. linii. Poskol'ku zeemanovskie
komponenty linii polyarizovany razlichno (v prodol'nom 3. e. linii imeyut pravuyu i levuyu
krugovuyu polyarizaciyu, v obshem sluchae - ellipticheskuyu), izmenenie znaka nablyudaemoi
polyarizacii
smeshaet liniyu. Velichina smesheniya, fiksiruemaya fotoelektrich. magnitografom, opredelyaet
prodol'nuyu sostavlyayushuyu napryazhennosti polya. Dlya polucheniya informacii o velichine i
napravlenii
polnogo vektora magn. polya na Solnce neobhodimo izmerit' parametry polyarizacii v
nek-rom uchastke spektr. linii i ispol'zovat' rezul'taty teorii obrazovaniya linii
v magn. pole.
Dlya etoi celi obychno prinimaetsya nek-raya model' atmosfery i predpolagaetsya odnorodnost'
magn. polya v sloe obrazovaniya spektr. linii. Polnyi vektor indukcii magn. polya izmeryaetsya
s gorazdo men'shei tochnost'yu (50-100 Gs). Obshee magn. pole Solnca kak zvezdy sostavlyaet
v srednem ok. 1 Gs, odnako v solnechnyh pyatnah velichina polya znachitel'no vyshe i dostigaet
nesk. tysyach Gs.
Osobyi interes predstavlyayut sverhsil'nye magn. polya ~ 106-109
Gs u poverhnosti nek-ryh belyh karlikov i ~ 1011-1013
Gs (a mozhet byt', i vyshe) u poverhnosti ryada neitronnyh
zvezd. V sverhsil'nyh polyah razrushaetsya svyaz' orbital'nyh i spinovyh momentov
(li i si),
k-rye v otsutstvie polya obrazuyut momenty L i S: L=, S=
. V rezul'tate
imeet mesto 3. e. otdel'nyh kvazinezavisimyh elektronov. V ochen' sil'nyh polyah narushaetsya
central'naya simmetriya atoma, i atom (ili ion) priobritaet formu veretena. Takaya situaciya
imeet mesto na poverhnosti neitronnyh zvezd
(L.A. Vainshtein, V.M. Tomozov)
L. A. Vainshtein, V. M. Tomozov, "Fizika Kosmosa", 1986
Glossarii Astronet.ru
Publikacii s klyuchevymi slovami:
effekt Zeemana - magnitnoe pole - spektral'nye linii - rassheplenie spektral'nyh linii
Publikacii so slovami: effekt Zeemana - magnitnoe pole - spektral'nye linii - rassheplenie spektral'nyh linii |
![]() |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> |