- •1. Фотоэффект. Законы фотоэффекта. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.
- •2. Эффект Комптона.
- •3. Свойства фотонов. Флуктуации интенсивности светового потока.
- •4. Поляризация фотонов. Интерференция фотонов.
- •5. Дифракция рентген-х лучей в кристаллах. Методы исслед дифракции: способы Лауэ, Брэгга и Дебая-Шерера.
- •6. Законы излучения абсолютно черного тела, формула Планка.
- •7. Понятие волн де Бройля. Уравнения де Бройля.
- •8. Эксперименты по волновой природе элементарных частиц.
- •10) Опыты Резерфорда, планетарная модель атома, заряд ядра, распределение зарядов в атоме
- •11) Постулаты Бора, правила квантования: Структура спектральных термов атома водорода, спектральные серии.
- •12. Изотопический сдвиг спектральных линий.
- •13. Квантовомеханические операторы, их свойства, собственные значения и собственные функции.
- •14. Постулаты квантовой механики и описание динамических переменных с помощью операторов.
- •15. Условие одновременной измеримости различных динамических переменных. Соотношение неопределенностей.
- •16. Частица в одномерной прямоугольной потенциальной яме с абсолютно непроницаемыми стенками.
- •19. Магнитные и механические моменты атома, векторная модель атома, гиромагнитное отношение и фактор Ланде
- •Эффект Зеемана.
- •Нормальный эффект Зеемана
- •Эффект Пашена-Бака.
- •22. Эффект Штарка.
- •Электронные конфигурации, принципы заполнения электронных оболочек атомов, правило Хунда.
Эффект Зеемана.
В 1896 г. Питер Зееман наблюдал в магнитном поле расщепление спектра линий поглощения атомов натрия. Впоследствии этот экспериментальный факт получил название Эффект Зеемана и обусловлен он тем, что в присутствии магнитного поля атом приобретает дополнительную энергию пропорциональную его магнитному моменту . Приобретенная энергия приводит к снятию вырождения атомных состояний по магнитному квантовому числу и расщеплению атомных линий.
Нормальный эффект Зеемана
Если член взаимодействия мал (меньше тонкой структуры т.е. ), его можно рассматривать как возмущение и этот случай называют нормальным эффектом Зеемана. Нормальный эффект Зеемана наблюдается:
при переходах между синглетными термами ( );
при переходах между уровнями и ;
при переходах между уровнями и , поскольку не расщепляется, а расщепляется на три подуровня.
Расщепление связано с чисто орбитальным или чисто спиновым магнитным моментами. Это наблюдается в синглетах He и в группе щелочноземельных элементов, а также в спектрах Zn, Cd, Hg. и поляризация наблюдаются при изменении проекции магнитного момента на и , соответственно.
Аномальный эффект Зеемана
Для всех несинглетных линий спектральные линии атома расщепляются на значительно большее чем три количество компонент, а величина расщепления кратна нормальному расщеплению . В случае аномального эффекта величина расщепления сложным образом зависит от квантовых чисел . Как указано ранее, приобретенная электроном в магнитном поле дополнительная энергия пропорциональна - фактору, который называют множителем Ланде (гиромагнитный множитель, g-фактор) и который дается формулой
где L — значение орбитального момента атома, S — значение спинового момента атома, J — значение полного момента.
Впервые этот множитель ввел Ланде. Работы Ланде являлись продолжением работ Зеемана, поэтому спектры, полученные Ланде в магнитном поле, называют аномальным эффектом Зеемана. Заметим, что эксперимент Зеемана сделан при , т.е. , поэтому никакой надобности в множителях не возникало.
Таким образом, вырожденный энергетический уровень расщепляется на 2J + 1 равноотстояших зеемановских подуровня (где J — максимальное значение модуля магнитного квантового числа ml = j.
Эффект Пашена-Бака.
Эффект Пашена-Бака состоит в том, что в сильных магнитных полях сложное зеемановское расщепление переходит в простое. Сильными следует называть поля напряженностью Н, вызывающие расщепление уровней энергии ΔE = μBH (μB — магнетон Бора), превышающее расщепление тонкой структуры. В таких полях наблюдается простая структура линий наблюдается зеемановский триплет. Обнаружен Фридрихом Пашеном и Эрнстом Баком в 1912 году.
В эффекте Пашена-Бака, (но все еще меньше величины магнитного поля ). В сверхсильных магнитных полях превышает поле . В этом случае атом больше не существует в обычном смысле. В это случае говорят об уровнях Ландау.
Спектр для нормального (слева) и аномального (справа) случаев.
Таким образом вырожденный энергетический уровень расщепляется на 2J + 1 равноотстояших зеемановских подуровней (где J — максимальное значение модуля магнитного квантового числа ml = j.