Ефект Зеемана

Якщо розмістити джерело лінійчатого спектра випромінювання в сильне магнітне поле, то крім ліній з частотою ν_оі в спектрі спостерігаються дублети з частотами (ν_оі+ Δν) і (ν_оі– Δν) при спостереженні паралельно лініям індукції магнітного поля і триплети ліній з частотами (ν_оі+ Δν), ν_оі, (ν_оі– Δν) при спостереженні перпендикулярно до поля.

1. Дана теорія основана на розкладанні орбітального руху електрона, який представлений гармонічним коливанням з амплітудою Е₀, на два лінійних гармонічних коливання по двом взаємоперпендикулярним напрямкам з частотою n₀ і амплітудою E_l, E_t, з яких çç , а ^ . В свою чергу компоненту E_t можна розглядати як додавання двох рівномірних, синфазних і протележно напрямлених колових рухів з однаковим радіусом і частотою n₀ в площині ^ до напрямку ліній індукції магнітного поля . В магнітному полі на електрон, що рухається діє додатково сила Лоренца

, (3.12)

яка має ненульове значення для компоненти руху електрона ^ магнітному полю, тобто для E_t і відповідно для двох колових рухів. Наявність F_л при буде приводити до зміни швидкості колових обертань електрона. Це в свою чергу викличе зміну величин, що входять в умову механічної стійкості електрона в атомі. При накладанні магнітного поля зміниться доцентрова сила для колових рухів внаслідок додавання сили Лоренца. Таким чином, в магнітному полі при спостереженні в напрямку ^ полю в спектрах випромінювання (поглинання) кожна лінія представляє собою триплет, який складається з 1-ої незміщеної спектральної лінії (p-компонента; коливання Е_l вздовж магнітного поля - випромінювання ^ полю з поляризацією вздовж поля; 2-ої зміщеної спектральної лінії ( - s- компонента) з поляризацією ^ до поля; 3-я зміщена спектральна лінія ( - s- компонента) з поляризацією ^ до поля. При спостереженні вздовж магнітного поля кожна лінія представляє собою дублет з частотами і коловою поляризацією (правою і лівою).

Це означає, що електронна теорія Лоренца не тільки кількісно описує ефект Зеемана, але і чітко вказує на стан поляризації всіх отриманих в експерименті розщеплених ліній.

б) Квантова теорія

Згідно квантової теорії, повна енергія електрона в атомі (без врахування спіна), який знаходиться в магнітному полі визначається співвідношенням

, (3.22)