Атом во внешнем магнитном поле
В сложном многоэлектронном атоме каждый из N электронов обладает орбитальным и спиновым механическим и магнитным моментами. При сложении моментов отдельных электронов в результирующий момент атома возможны два случая:
1). Орбитальный и спиновый моменты каждого электрона складываются в суммарный момент. Такой вид связи называется JJ – связью.
Обычно такая связь наблюдается у тяжёлых атомов.
2). У лёгких и средних атомов чаще встречается LS – связь, в которой все орбитальные механические моменты отдельных электронов складываются в орбитальный момент
£ L = 
, где
L = 0; 1; 2; 3; … - квантовое число суммарного орбитального момента атома.
Спиновые моменты импульса всех электронов атома складываются в суммарный спиновый момент
£ S = 
, где
S – квантовое число суммарного спинового момента атома.
Если число электронов N – чётное , то S = 0; 1; 2; … ; 
.
Если число электронов N – нечётное , то S = 
.
Все возможные значения результирующего механического момента атома определяются по формуле
£ J = 
, где
J – квантовое число результирующего механического момента атома.
Проекция результирующего механического момента атома на выделенное направление Z определяется по формуле
£ J Z = mJ 
, где
квантовое число т J принимает ( 2J + 1 ) значений из ряда
mJ = - J, ( -J + 1), … , ( J – 1 ), + J
Результирующий магнитный момент атома рассчитывается по формуле
|
|
|
, где
- фактор Ланде , который может иметь значения даже равным нулю , т.е. у многоэлектронного атома магнитный момент может быть равным нулю, даже если механический момент отличен от нуля.
, если результирующий спин S = 0 и
, если квантовое число L = 0 .
Проекция результирующего магнитного момента атома на выделенное направление Z внешнего магнитного поля
Квантовая теория обосновывает правила отбора для квантовых чисел L , S и J при переходах атома из одного квантового состояния в другое. Обычно имеют место только такие переходы, в которых
∆L = 0, 
; ∆ S = 0 ; ∆J = 0,
Эффект Зеемана
При помещении магнитного момента 
во внешнее магнитное поле с индукцией 
он приобретает дополнительную энергию W за счёт магнитного взаимодействия:
Поэтому, если изолированный атом в состоянии с квантовым числом J попадает в магнитное поле, то энергия его уровня Е изменяется так, что это изменение ∆Е J в зависимости от взаимной ориентации магнитного момента и магнитного поля соответствует одному из ( 2J + 1) возможных значений
.
В системе излучающих атомов (например, в газе), помещённой в магнитное поле, появятся атомы с различными энергиями исходного уровня.
|
|
|
Следствием этого является расщипление спектральных линий излучения атомов, помещённых в магнитное поле , которое впервые наблюдал Зееман в 1896 г.
Лекция 12
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 400; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!