Читать «Большая Советская Энциклопедия (ЗЕ)» онлайн - страница 9

  Все компоненты зеемановского расщепления поляризованы (см. ). Картина расщепления и поляризация компонент зависят от направления наблюдения. В простейшем случае в направлении, перпендикулярном направлению магнитного поля (поперечный З. э.), обнаруживаются (рис. 2) 3 линии: несмещенная p-компонента, поляризованная по направлению поля, и 2 симметрично по отношению к ней расположенные s-компоненты, поляризованные перпендикулярно полю. При наблюдении в направлении поля (продольный З. э.) остаются только s-компоненты, поляризованные в этом случае по кругу.

  Первое объяснение З. э. дал Г. Лоренц в 1897. Он рассматривал электрон в атоме как гармонический осциллятор частоты излучающий в отсутствие внешнего поля спектральную линию этой частоты. В однородном внешнем магнитном поле Н движение линейно колеблющегося электрона можно разложить на линейное колебание вдоль направления поля и два круговых колебания (с противоположными направлениями вращения) в плоскости, перпендикулярной Н (рис. 3). На линейное колебание поле Н не действует, и его частота остаётся равной v₀; частоты круговых составляющих изменяются, т.к. электрон в магнитном поле получает дополнит. вращение вокруг направления магнитного поля с частотой Dv = ¹/₄p(e/m_e) Н, где е/м_е — отношение заряда электрона к его массе (см. ). Частоты этих колебаний становятся равными v₁ = v₀ + Dv и v₂ =v_o — Dv. Т. о., атом в магнитном поле испускает 3 линии с частотами v₀, v₁ и v₂ (зеемановский триплет). Такая картина расщепления — простой (или нормальный) З. э. — получается только для одиночных спектральных линий (см. ), а также в предельном случае очень сильных магнитных полей (эффект Пашена — Бака). Как правило, наблюдается более сложная картина: спектральная линия расщепляется на большее число компонент с различными значениями Dv — сложный (или аномальный) З. э.; получается спектральная группа равноотстоящих p-компонент и две симметрично от неё расположенные группы равноотстоящих s-компонент.

  Полное объяснение З. э. даёт квантовая теория. Квантовая система, например атом, обладает магнитным моментом m, который связан с механическим моментом количества движения М и может ориентироваться в магнитном поле только определённым образом. Число возможных ориентаций m равно степени вырождения уровня энергии (см. ), т. е. числу возможных состояний атома с данной энергией Е. В магнитном поле каждой ориентации m соответствует своя дополнительная энергия DЕ. Это приводит к снятию вырождения — уровень расщепляется.

  Дополнительная энергия DE пропорциональна величине напряжённости поля Н:

  E=-m_HH,

  где m_H — проекция m на направление поля Н. В магнитном поле m_H принимает дискретные значения, равные — gm_Бm, где g — , m_Б — магнетон Бора, m — магнитное квантовое число (m = J; J—1,... —J, где J — квантовое число, определяющее возможные значения М; см. ). В результате дополнительная энергия