ज़ीमन प्रभाव

ज़ीमन प्रभाव परमाणु ऊर्जा स्तरों और वर्णक्रमीय रेखाओं का घटकों में विभाजन है जब परमाणु को बाहरी चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है।

Definition

ज़ीमन प्रभाव एक अनुप्रयुक्त चुंबकीय क्षेत्र के अनुपात में परमाणु ऊर्जा स्तरों का विस्थापन और विभाजन है, जो क्षेत्र के परमाणु के कुल चुंबकीय आघूर्ण से युग्मन के कारण उत्पन्न होता है; कमजोर क्षेत्रों में विभाजन लैंडे जी-कारक द्वारा स्केल किए गए चुंबकीय क्वांटम संख्या पर निर्भर करता है।

Scope

यह विषय परमाणु के चुंबकीय आघूर्ण की अनुप्रयुक्त चुंबकीय क्षेत्र के साथ अंतःक्रिया को शामिल करता है: स्पिनलेस प्रणालियों का सामान्य ज़ीमन प्रभाव, विषम ज़ीमन प्रभाव जिसके लिए इलेक्ट्रॉन स्पिन और लैंडे जी-कारक की आवश्यकता होती है, प्रबल-क्षेत्र पाश्चेन-बैक व्यवस्था जिसमें स्पिन और कक्षा अलग हो जाते हैं, और परिणामी घटकों का ध्रुवीकरण और चयन नियम। यह उन क्षेत्र शक्तियों का भी वर्णन करता है जो इन व्यवस्थाओं को अलग करती हैं।

Core questions

• एक चुंबकीय क्षेत्र एक परमाणु स्तर को चुंबकीय उप-स्तरों में कैसे विभाजित करता है?
• विभाजन पैटर्न लैंडे जी-कारक के माध्यम से इलेक्ट्रॉन स्पिन पर क्यों निर्भर करता है?
• जब चुंबकीय क्षेत्र बहुत प्रबल हो जाता है तो विभाजन का क्या होता है?
• ज़ीमन घटकों को कौन से ध्रुवीकरण और चयन नियम नियंत्रित करते हैं?

Key concepts

• चुंबकीय क्वांटम संख्या
• बोह्र मैग्नेटॉन
• लैंडे जी-कारक
• सामान्य बनाम विषम ज़ीमन प्रभाव
• पाश्चेन-बैक वियुग्मन
• सिग्मा और पाई घटक

Key theories

सामान्य और विषम ज़ीमन प्रभाव

कमजोर क्षेत्रों में कुल कोणीय संवेग J का एक स्तर 2J+1 समान दूरी वाले उप-स्तरों में विभाजित होता है जो g_J μ_B B द्वारा अलग होते हैं; सामान्य स्थिति (g = 1) को शास्त्रीय रूप से समझाया गया था, जबकि विषम स्थिति के लिए स्पिन-निर्भर लैंडे जी-कारक की आवश्यकता होती है।

पाश्चेन-बैक व्यवस्था

जब चुंबकीय अंतःक्रिया स्पिन-कक्षा युग्मन से अधिक हो जाती है, तो कक्षीय और स्पिन कोणीय संवेग वियुग्मित हो जाते हैं और क्षेत्र के चारों ओर स्वतंत्र रूप से पूर्वसर्पण करते हैं, जिससे एक सरल विभाजन पैटर्न मिलता है जो m_l और m_s द्वारा अलग-अलग नियंत्रित होता है।

Clinical relevance

ज़ीमन प्रभाव का उपयोग सूर्य के धब्बों और अन्य खगोलभौतिकीय प्लाज्मा में चुंबकीय क्षेत्रों को मापने, संवेदनशील परमाणु मैग्नेटोमीटर बनाने और स्थिति-निर्भर स्तर के विस्थापन प्रदान करने के लिए किया जाता है जो ज़ीमन स्लोअर और एक मैग्नेटो-ऑप्टिकल ट्रैप को ठंडे परमाणुओं को सीमित करने की अनुमति देता है।

History

ज़ीमन ने 1896 में वर्णक्रमीय रेखाओं के चुंबकीय विस्तार और विभाजन की खोज की, और लोरेंत्ज़ ने एक शास्त्रीय इलेक्ट्रॉन-सिद्धांत विवरण दिया जिसके लिए उन्हें संयुक्त नोबेल पुरस्कार मिला। विषम पैटर्न 1920 के दशक के मध्य में इलेक्ट्रॉन स्पिन और लैंडे के जी-कारक द्वारा क्वांटम चित्र पूरा होने तक स्पष्टीकरण का विरोध करते रहे।

Key figures

• Pieter Zeeman
• Hendrik Lorentz
• Alfred Landé

Seminal works

• zeeman1897
• foot2005

Frequently asked questions

बोह्र मैग्नेटॉन क्या है?

बोह्र मैग्नेटॉन परमाणु चुंबकीय आघूर्ण की प्राकृतिक इकाई है, जो इलेक्ट्रॉन कक्षीय कोणीय संवेग के एक क्वांटम से जुड़े चुंबकीय आघूर्ण के बराबर है। ज़ीमन विभाजन को बोह्र मैग्नेटॉन गुना क्षेत्र शक्ति के गुणक के रूप में व्यक्त करना सुविधाजनक है।

खगोल विज्ञान में ज़ीमन प्रभाव का उपयोग कैसे किया जाता है?

क्योंकि विभाजन चुंबकीय क्षेत्र के समानुपाती होता है, तारों के प्रकाश में ज़ीमन घटकों के पृथक्करण या ध्रुवीकरण को मापने से—विशेष रूप से सूर्य के धब्बों में—खगोलविदों को पृथ्वी से दूर चुंबकीय क्षेत्रों की शक्ति निर्धारित करने की अनुमति मिलती है।