Физический энциклопедический словарь - зеемана эффект

Рис. 1. Схема наблюдения эффекта Зеемана: И — источник излучения, расположенный между полюсами магнита М; линзы Л, поляроиды П, пластинка в ¹/4 Длины волны  служат для определения хар-ра поляризации; С — спектрометр.

Для дублетов и мультиплетов высших порядков наблюдается сложная картина расщепления: появляется неск. равноотстоящих друг от друга -компонент и две симметричные относительно них группы -компонент (аномальный, или сложный, З. э.).

Рис. 2. Простой эффект Зеемана: а — без поля (0 — частота, соответствующая исследуемой неполяризованной спектр. линии); б — зеемановский триплет (направление наблюдения перпендикулярно полю); в — -компоненты (при наблюдении вдоль поля). Стрелками показано направление поляризации, 1 и 2 — частоты -компонент.

Величина расщепления пропорц. Н и относительно мала (для Н ~20 кЭ она порядка десятых долей А). В сильных магн. полях (полях, вызывающих расщепление порядка мультиплетного и выше) вместо сложного З. э. наблюдается зеемановский триплет (Пашена — Бака эффект).

З. э. обусловлен наличием у квант. системы (напр., атома) магн. момента , к-рый связан с механич. моментом М атома и может ориентироваться в пр-ве лишь определ. образом. Число возможных ориентации момента  равно степени вырождения уровня энергии. Каждой проекции (Hмагн. момента  на направление Н соответст-

199

вует своя дополнит. энергия ξ=-HH, что приводит к снятию вырождения — уровень расщепляется. Т. к. H принимает значения H=gБm (где g— Ланде множитель, Б— магнетон Бора, m — магн. квантовое число), то значения ξ=gБHm для разл. m различны. Расстояние между соседними подуровнями =-gБH=gξ0, где ξ0=БН — величина норм. расщепления. Если для уровней ξi и ξk расщепление одинаково (gi=gk), то наблюдается зеемановский триплет, если gigk,— сложный З. э.

Исследование картины зеемановского расщепления важно для изучения тонкой структуры атомов и др. ат. систем. Наряду с квант. переходами между зеемановскими подуровнями, принадлежащими разл. уровням энергии (З. э. на спектр. линиях), можно наблюдать магн. квант. переходы между подуровнями одного уровня энергии. Такие переходы происходят под действием излучения с частотами =/h (h — Планка постоянная), лежащими, как правило, в СВЧ диапазоне эл.-магн. волн. Это приводит к эффекту избират. поглощения радиоволн в парамагн. в-вах, помещённых в магн. поле,— к электронному парамагнитному резонансу. На основе этого эффекта созданы устройства квантовой электроники, в т. ч. приборы для прецизионного измерения слабых магн. полей (квантовые магнетометры).

З. э. наблюдается и в мол. спектрах, однако его наблюдение и расшифровка представляют большие трудности вледствие сложной картины расщепления и перекрытия в них спектр. полос. З. э. можно наблюдать и в спектрах кристаллов (обычно в спектрах поглощения). • См. лит. при ст. Атом, Молекула.