Qual é o efeito Zeeman?

O efeito Zeeman é uma propriedade em física, onde a luz de uma linha espectral é dividida em duas ou mais frequências quando sob a presença de um campo magnético. A propriedade recebeu o nome de Pieter Zeeman, um físico do século 20 da Holanda, que ganhou o Prêmio Nobel de Física, juntamente com Hendrik Lorentz em 1902, por descobrir o efeito. O desenvolvimento da mecânica quântica modificou ainda mais a compreensão do efeito Zeeman, determinando quais linhas espectrais foram emitidas à medida que os elétrons foram movidos de uma concha de energia para outra em sua órbita de núcleos atômicos. A compreensão do efeito Zeeman levou ao avanço nos estudos de ressonância paramagnética de elétrons, bem como a medição de campos magnéticos no espaço como os do sol e outras estrelas. Um campo magnético aplicado a uma linha espectral de transição de hidrogênio causará uma interaCção com o momento dipolo magnético do momento angular orbital para o elétron e dividiu a linha espectral em três linhas. Sem o campo magnético, a emissão espectral está em um único comprimento de onda, que é governado por números quânticos principais.

O efeito Zeeman também pode ser dividido no efeito anômalo de Zeeman e no efeito Zeeman normal. O efeito Zeman normal é caracterizado por átomos como hidrogênio, onde ocorre uma transição esperada para uma exibição igualmente espaçada de um trigêmeo de linhas espectrais. Em um efeito anômalo, o campo magnético pode dividir as linhas espectrais em quatro, seis ou mais divisões, com espaçamentos mais amplos do que o esperado entre os comprimentos de onda. O efeito anômalo aprofundou o entendimento da rotação de elétrons e é uma espécie de labuta incorreta, pois agora é um efeito previsto.

Os resultados experimentais do estudo deste fenômeno concluíram que o SO estado do pino, ou orientação do elétron, foi fundamental para a mudança de energia que ela passou e, portanto, o tipo de emissão espectral que produzia. Se o plano de órbita para um elétron fosse perpendicular a um campo magnético aplicado, produziria um estado de mudança de energia positiva ou negativa, dependendo de sua rotação. Se o elétron estivesse dentro do plano de sua órbita ao redor do núcleo, a força líquida ou o estado de mudança de energia seria zero. Isso concluiu que os efeitos de divisão de Zeeman podem ser calculados com base na órbita, ou momento angular de um elétron, em relação a qualquer campo magnético aplicado.

Observações originais sugeriram que o efeito Zeeman normal testemunhado com hidrogênio, onde ocorreu uma divisão a três linhas espectrais, seria comum. Na realidade, isso acabou sendo uma exceção à regra, no entanto. Isso ocorre porque a divisão da linha espectral é baseada em momento angular, ou órbita de um elétron ao redor do núcleo, mas um estado de rotação de elétrons tem o dobro do magnatamomento de momento angular. O estado de spin é visto como um fator maior, portanto, na produção do efeito Zeeman, e estados de spin, ou rotações de elétrons, devem ser teoricamente previstas usando eletrodinâmica quântica.