Hva er Zeeman -effekten?

Zeeman -effekten er en egenskap i fysikk der lyset fra en spektral linje er delt opp i to eller flere frekvenser når det er under nærvær av et magnetfelt. Eiendommen er oppkalt etter Pieter Zeeman, en 20 ^{th Century Physicist fra Nederland som vant Nobelprisen i fysikk sammen med Hendrik Lorentz i 1902, for å oppdage effekten. Utviklingen av kvantemekanikk videre modifisert forståelse av Zeeman -effekten ved å bestemme hvilke spektrale linjer som ble avgitt som elektroner ble flyttet fra ett energisskall til et annet i deres bane av atomkjerner. Forståelse av Zeeman -effekten har ført til avansement i elektronparamagnetiske resonansstudier, så vel som måling av magnetiske felt i rom som solen og andre stjerner.}

Å tenke på hvordan Zeeman -effekten i hydrogen finner sted er en av de enkleste metodene for å forstå prosessen. Et magnetfelt påført en spektrallinje for hydrogenovergang vil forårsake en interaction med det magnetiske dipolmomentet av orbital vinkelmomentum for elektronet og delte spektrallinjen i tre linjer. Uten magnetfeltet er spektralutslipp i en enkelt bølgelengde, som styres av hovedkvantetall.

Zeeman -effekten kan også deles inn i den anomale Zeeman -effekten og den normale Zeeman -effekten. Den normale Zeman-effekten er preget av atomer som hydrogen, der en forventet overgang til en like mellomrom visning av en triplett av spektrale linjer oppstår. I en anomal effekt kan magnetfeltet i stedet dele spektrallinjene i fire, seks eller flere divisjoner, med større enn forventet avstand mellom bølgelengdene. Den anomale effekten utdypet forståelsen av elektronspinn, og er noe av en feilmerker, ettersom det nå er en forutsagt effekt.

De eksperimentelle resultatene ved å studere dette fenomenet konkluderte med at SPIN -tilstand, eller orientering av elektronet, var nøkkelen til energiforandringen den gjennomgikk, og derfor den typen spektralutslipp den produserte. Hvis baneplanet for et elektron var vinkelrett på et påført magnetfelt, ville det gi en positiv eller negativ energiendringstilstand avhengig av dens rotasjon. Hvis elektronet var innenfor planet for bane rundt kjernen, ville nettokraften eller energiforandringstilstanden være null. Dette konkluderte med at Zeeman -splittingseffekter kunne beregnes basert på bane, eller vinkelmomentum til et elektron, relativt til ethvert anvendt magnetfelt.

Originale observasjoner antydet at den normale Zeeman -effekten som ble vitne til med hydrogen, der en splittet til tre spektrale linjer skjedde, ville være vanlig. I virkeligheten viste dette seg imidlertid å være et unntak fra regelen. Dette er fordi den tre spektrale linjesplittet er basert på vinkelmomentum, eller bane for et elektron rundt kjernen, men likevel har en elektronspinntilstand dobbelttic øyeblikk av vinkelmomentum. Spin -tilstand blir sett på som en større faktor, derfor, for å produsere Zeeman -effekten, og spin -tilstander, eller elektronrotasjoner, må teoretisk forutsies ved bruk av kvanteelektrodynamikk.