Hvad er Zeeman -effekten?
Zeeman -effekten er en egenskab i fysik, hvor lyset af en spektralt linje er opdelt i to eller flere frekvenser, når det er under tilstedeværelsen af et magnetisk felt. Ejendommen er opkaldt efter Pieter Zeeman, en 20 th århundrede fysiker fra Holland, der vandt Nobelprisen i fysik sammen med Hendrik Lorentz i 1902 for at opdage effekten. Udviklingen af kvantemekanik modificerede yderligere forståelse af Zeeman -effekten ved at bestemme, hvilke spektrale linjer der blev udsendt som elektroner, der blev flyttet fra en energi -skal til en anden i deres bane af atomkerner. Forståelse af Zeeman -effekten har ført til fremskridt inden for elektronparamagnetiske resonansundersøgelser samt måling af magnetiske felter i rummet, såsom solen og andre stjerner.
overvejer, hvordan Zeeman -effekten i brint finder sted, er en af de leteste metoder til at forstå processen. Et magnetfelt, der påføres en brintovergangsspektrallinie, vil forårsage en interaCtion med det magnetiske dipolmoment af orbital vinkelmoment for elektronet og opdel den spektrale linje i tre linjer. Uden magnetfeltet er spektralemission i en enkelt bølgelængde, der styres af hovedkantumnumre.
Zeeman -effekten kan også opdeles i den anomale Zeeman -effekt og den normale Zeeman -effekt. Den normale Zeman-effekt er kendetegnet ved sådanne atomer som brint, hvor en forventet overgang til en lige så mellemrum på en triplet af spektrale linjer forekommer. I en anomal effekt kan magnetfeltet i stedet opdele de spektrale linjer i fire, seks eller flere opdelinger med bredere end forventet mellemrum mellem bølgelængderne. Den anomale effekt uddybede forståelsen af elektronspin og er noget af en mikabel, da det nu er en forudsagt effekt.
De eksperimentelle resultater af at studere dette fænomen konkluderede, at SPin -tilstand eller orientering af elektronet var nøglen til den energiændring, den gennemgik, og derfor den type spektrale emission, den producerede. Hvis baneplanet for en elektron var vinkelret på et påført magnetfelt, ville det producere en positiv eller negativ energiændringstilstand afhængigt af dens rotation. Hvis elektronet var inden for planet for sin bane omkring kernen, ville nettokraften eller energiændringstilstanden være nul. Dette konkluderede, at Zeeman -opdelingseffekter kunne beregnes baseret på bane eller vinkelmomentum for et elektron i forhold til ethvert anvendt magnetfelt.
Originale observationer antydede, at den normale Zeeman -effekt, der var vidne til med brint, hvor der opstod en opdeling til tre spektrale linjer, ville være almindelige. I virkeligheden viste det sig imidlertid at være en undtagelse fra reglen. Dette skyldes, at de tre spektrale linjesplit er baseret på vinkelmoment eller bane af en elektron omkring kernen, men alligevel har en elektronspin -tilstand dobbelttic øjeblik med vinkelmoment. Spin -tilstand ses som en større faktor, derfor skal der ved hjælp af Zeeman -effekten og spin -tilstande eller elektronrotationer teoretisk forudsiges ved hjælp af kvanteelektrodynamik.