O Efeito Zeeman
O efeito Zeeman é a divisão dos níveis de energia atômica e das linhas espectrais em componentes quando o átomo é colocado em um campo magnético externo.
Definition
O efeito Zeeman é o deslocamento e a divisão dos níveis de energia atômica em proporção a um campo magnético aplicado, decorrente do acoplamento do campo ao momento magnético total do átomo; em campos fracos, a divisão depende do número quântico magnético escalado pelo fator g de Landé.
Scope
Este tópico abrange a interação do momento magnético de um átomo com um campo magnético aplicado: o efeito Zeeman normal de sistemas sem spin, o efeito Zeeman anômalo que requer o spin do elétron e o fator g de Landé, o regime de campo forte de Paschen–Back no qual o spin e a órbita se desacoplam, e a polarização e as regras de seleção dos componentes resultantes. Ele trata das intensidades de campo que separam esses regimes.
Core questions
- Como um campo magnético divide um nível atômico em subníveis magnéticos?
- Por que o padrão de divisão depende do spin do elétron através do fator g de Landé?
- O que acontece com a divisão quando o campo magnético se torna muito forte?
- Quais polarizações e regras de seleção governam os componentes Zeeman?
Key concepts
- Número quântico magnético
- Magneton de Bohr
- Fator g de Landé
- Efeito Zeeman normal versus anômalo
- Desacoplamento de Paschen–Back
- Componentes sigma e pi
Key theories
- Efeito Zeeman normal e anômalo
- Em campos fracos, um nível de momento angular total J se divide em 2J+1 subníveis igualmente espaçados, separados por g_J μ_B B; o caso normal (g = 1) foi explicado classicamente, enquanto o caso anômalo requer o fator g de Landé dependente do spin.
- Regime de Paschen–Back
- Quando a interação magnética excede o acoplamento spin-órbita, os momentos angulares orbital e de spin se desacoplam e precessam independentemente em torno do campo, resultando em um padrão de divisão mais simples governado por m_l e m_s separadamente.
Clinical relevance
O efeito Zeeman é usado para medir campos magnéticos em manchas solares e outros plasmas astrofísicos, para construir magnetômetros atômicos sensíveis e para fornecer os deslocamentos de nível dependentes da posição que permitem que um freio Zeeman e uma armadilha magneto-óptica confinem átomos frios.
History
Zeeman descobriu o alargamento e a divisão magnética das linhas espectrais em 1896, e Lorentz forneceu uma explicação clássica da teoria eletrônica que lhes rendeu um Prêmio Nobel compartilhado. Os padrões anômalos resistiram à explicação até que o spin do elétron e o fator g de Landé, em meados da década de 1920, completaram o quadro quântico.
Key figures
- Pieter Zeeman
- Hendrik Lorentz
- Alfred Landé
Related topics
Seminal works
- zeeman1897
- foot2005
Frequently asked questions
- O que é o magneton de Bohr?
- O magneton de Bohr é a unidade natural do momento magnético atômico, igual ao momento magnético associado a um quantum de momento angular orbital do elétron. As divisões de Zeeman são convenientemente expressas como um múltiplo do magneton de Bohr vezes a intensidade do campo.
- Como o efeito Zeeman é usado na astronomia?
- Como a divisão é proporcional ao campo magnético, medir a separação ou polarização dos componentes Zeeman na luz estelar — mais notavelmente em manchas solares — permite aos astrônomos determinar a intensidade dos campos magnéticos longe da Terra.