Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Сивухин Д.В. -> "Общий курс физики Том 5. Часть 1. Атомная физика" -> 110

Общий курс физики Том 5. Часть 1. Атомная физика - Сивухин Д.В.

Сивухин Д.В. Общий курс физики Том 5. Часть 1. Атомная физика — Физматлит, 1986. — 426 c.
Скачать (прямая ссылка): obshiykursfizikit5chast1atomnayafizika1986.pdf
Предыдущая << 1 .. 104 105 106 107 108 109 < 110 > 111 112 113 114 115 116 .. 179 >> Следующая

остальные четыре а-компонен-
В=о
Bto
Рз!г
Рф
S!j2 ‘
+ Й
-1/2
+ 1/2 -1/г
}2/.3
тами. Расстояния между компонентами приведены в единицах лорентцевского расщепления, т. е. за единицу частоты принята ларморовская частота еВ/2\кС.
5. Величины gmj в формуле (41.10) являются небольшими рациональными числами. Поэтому из приведенной схемы происхождения сложного эффекта Зеемана непосредственно следует правило, эмпирически установленное Рунге (1856—1927) еще в то время, когда физическая природа сложного эффекта была не ясна. Правило Рунге утверждает, что расстояния между компонентами, получившимися в сложном эффекте Зеемана в результате расщепления в магнитном поле, являются небольшими рациональными числами, если за единицу расстояния принять нормальное лорентцевское расщепление Q, получающееся в том же магнитном поле.
Второе правило было установлено также эмпирически до создания теории сложного эффекта Зеемана. Это — правило Престона, состоящее в том, что спектральные линии, имеющие один и тот же сериальный символ, дают одинаковый тип магнитного расщепления независимо от значений главных квантовых чисел. Под сериальным символом понимают выражение вида 2Pz/22D5/2, В котором 2D5/2 относится к состоянию, из которого, а 2Рз/2 — на которое совершается радиационный переход. При этом значения главных квантовых чисел как в исходном, так и конечном состояниях атома могут быть какими угодно. По правилу Престона, например, компоненты 2S\/22P\/2 дублетов главной серии щелочных металлов расщепляются в слабом магнитном поле одинаково независимо от значений главных квантовых чисел и от химических элементов, к которым они принадлежат. То же относится ко вторым компонентам тех же дублетов, а также к мультиплетам резкой и диффузной серий щелоч-
ПРОСТОИ И СЛОЖНЫЙ ЭФФЕКТ ЗЕЕМАНА
259
ных металлов. Отступления от правила Престона связаны либо с узостью мультиплетной структуры, когда расстояния между компонентами мультиплета порядка или меньше величины расщепления, вызываемого магнитным полем, либо с нарушением нормальной связи между L и S.
6. С возрастанием напряженности магнитного поля, когда воздействие магнитного поля на атом становится сравнимым или больше спин-орбитального взаимодействия, должна меняться и картина расщепления в явлении Зеемана. В этом случае уже нельзя рассматривать поведение каждой компоненты мультиплета тонкой структуры в отдельности, а следует рассматривать мультиплет в целом. По мере усиления магнитного поля меняется и сам мультиплет. Особенно простых результатов следует ожидать, когда магнитное поле становится настолько сильным, что магнитное расщепление становится заметно больше ширины первоначального мультиплета. В этом случае можно пренебречь спин-орбитальным взаимодействием и рассматривать вынужденную прецессию векторов L и S в магнитном поле независимо друг от друга. Тогда
m = + ms = - -|^ (L + 2S),
и, следовательно,
Ш = ^ (L + 2S) В = «Го + Ой К. + 2ms).
Так как, согласно правилам отбора, tS.mL = ± 1 или 0, a b.ms =¦ 0, то отсюда получаем
Дсо = ДІР/ft = ± Q или 0.
И, действительно, в 1912 г. Пашен и Бак (1881 —195§) обнаружили, что с возрастанием магнитного поля происходят магнитооптические превращения, конечным результатом которых в сильных полях является простой триплет Зеемана — Лорентца, хотя в его трех компонентах все еще остаются малые по сравнению с расстояниями между ними и не зависящие от напряженности магнитного поля расщепления того же порядка, что и тонкая структура мультиплетов в отсутствие поля. Это явление получило название явления Пашена — Бака.
7. Рис. 74 иллюстрирует, что получается на опыте при фотографировании поперек магнитного поля. В левом верхнем углу первого ряда показана одиночная спектральная линия (синглет) в отсутствие магнитного поля, а под ней — ее расщепление в ло-рентцевский триплет в магнитном поле. Справа сверху сфотографирован желтый дублет натрия, под ним — расщепление в слабом магнитном поле. Этот случай был рассчитан выше в пункте 4. Наконец, в нижней части рисунка приведен триплет цинка, а под линиями этого триплета — их расщепление в слабом магнитном поле.
260
ДАЛЬНЕЙШЕЕ ПОСТРОЕНИЕ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ [ГЛ. V
8. Сформулируем теперь количественно, какие поля должны считаться слабыми, а какие сильными. Пусть Аа> означает ширину рассматриваемого мультиплета. Тогда поле будет слабым,
Без поля
Слабое
лолв
Без поля
Слабое
поле
Рис. 74
если Q < Д®, и сильным в противоположном случае. Если перейти к длинам волн, то Дш — \2псА(\/Х) | = 2зтсДА,/Л,2. Подставляя значение Q = еВ/2\хс, найдем, что в случае слабых полей
В <С An\ic2AXIeX2. (41.12)
Например, в случае резонансной желтой линии натрия X = 590 нм, АХ = 0,6 нм, и формула (41.12) дает для слабых полей В 3,7-105 Гс. Понятно поэтому, почему рассматриваемая линия в полях порядка 104 Гс дает сложный эффект. Для линии La лаймановской серии водорода X =121,6 нм, АХ — = 5,3 -14 нм слабыми являются поля В <С 8000 Гс. В случае линии На серии Бальмера X = 656 нм, АХ == 0,0227 нм (см. задачу к предыдущему параграфу) В <С 1,1- 104 Гс.
Предыдущая << 1 .. 104 105 106 107 108 109 < 110 > 111 112 113 114 115 116 .. 179 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed