Магнитный момент атома

Напомним, что с механическим моментом импульса атома M обязательно связан магнитный , а их отношение называется гиромагнитным отношением:

Для орбитальных моментов экспериментальное значение гиромагнитного отношения

,

т.е. совпадает с классическим значением.

Поэтому орбитальный момент многоэлектронного атома определяется соотношением:

(36.11) При этом проекция орбитального момента

Эффект Зеемана

Эффектом Зеемана называют расщепление энергетических уровней атомов под действием магнитного поля.

Атом, обладающий магнитным моментом , приобретает в магнитном поле дополнительную энергию.

. (36.16)

где проекция магнитного момента на направление .

. (36.17)

Вследствие этого, энергетический уровень, отвечающий терму расщепляется на 2J + 1 равностоящих подуровней, причем величина расщепления зависит от g, L, S, J.

Можно сказать, что магнитное поле снимает вырождение по

Рассмотрим Зеемановское расщепление для линий, не имеющих тонкой структуры, т.е. для линий, возникающих при переходах между уровнями, отвечающими S = 0 (для таких уровней ).

При S = 0 фактор Ланде g = 1, и

. (36.18)

Смещение компонент на называется нормальным смещением.

Расщепление линии на 3 линии, сдвинутые на , как это показано на рисунке 36.1, называется простым (нормальным) эффектом Зеемана. В более сложном случае, показанном на рисунке 36.2 в магнитном поле расщепляются оба уровня. Но для квантового числа имеется правило отбора: возможны только такие переходы, при которых:

(36.19)

Это приводит к тому, что в эксперименте и в этом случае будут наблюдаться три линии, смещенные на .

У линий, обладающих тонкой структурой, число компонент более трех, а величина расщепления

r, q – небольшие целые числа.

Такое расщепление называется сложным или аномальным эффектом Зеемана.