Qual è l'effetto Zeeman?

L'effetto Zeeman è una proprietà in fisica in cui la luce di una linea spettrale è divisa in due o più frequenze quando sotto la presenza di un campo magnetico.La proprietà prende il nome da Pieter Zeeman, un fisico del 20 ° secolo dai Paesi Bassi che ha vinto il premio Nobel in fisica insieme a Hendrik Lorentz nel 1902, per aver scoperto l'effetto.Lo sviluppo di meccaniche quantistiche ha ulteriormente modificato la comprensione dell'effetto Zeeman determinando quali linee spettrali sono state emesse quando gli elettroni venivano spostati da un guscio di energia all'altro nella loro orbita di nuclei atomici.La comprensione dell'effetto Zeeman ha portato al progresso negli studi di risonanza paramagnetica elettronica, nonché alla misurazione dei campi magnetici nello spazio come quelli del sole e altre stelle. Contemplare come si verifica l'effetto Zeeman in idrogenoMetodi più semplici per comprendere il processo.Un campo magnetico applicato a una linea spettrale di transizione idrogeno causerà un'interazione con il momento del dipolo magnetico del momento angolare orbitale per l'elettrone e dividere la linea spettrale in tre linee.Senza il campo magnetico, l'emissione spettrale è in una singola lunghezza d'onda, che è governata dai principali numeri quantici.

L'effetto Zeeman può anche essere diviso nell'effetto anomalo Zeeman e nell'effetto zeeman normale.L'effetto zeman normale è caratterizzato da atomi come l'idrogeno, in cui si verifica una transizione prevista in un display equidistante di una tripletta di linee spettrali.In un effetto anomalo, il campo magnetico può invece dividere le linee spettrali in quattro, sei o più divisioni, con distanze più ampie del esaminate tra le lunghezze d'onda.L'effetto anomalo ha approfondito la comprensione della rotazione degli elettroni ed è una specie di etichetta, poiché ora è un effetto previsto.

I risultati sperimentali dello studio di questo fenomeno hanno concluso che lo stato di spin, o orientamento dell'elettrone, era la chiave per il cambiamento di energia su cui è stato sottoposto e, quindi, il tipo di emissione spettrale che ha prodotto.Se il piano di orbita per un elettrone fosse perpendicolare a un campo magnetico applicato, produrrebbe uno stato di cambiamento di energia positivo o negativo a seconda della sua rotazione.Se l'elettrone fosse all'interno del piano della sua orbita attorno al nucleo, la forza netta o lo stato di cambiamento di energia sarebbe zero.Ciò ha concluso che gli effetti di divisione di Zeeman potrebbero essere calcolati in base all'orbita, o momento angolare di un elettrone, rispetto a qualsiasi campo magnetico applicato.

Osservazioni originali hanno suggerito che l'effetto normale Zeeman è stato assistito con idrogeno, dove si è verificata una divisione in tre linee spettrali, sarebbe comune.In realtà, questo si è rivelato un'eccezione alla regola, tuttavia.Questo perché la divisione della linea spettrale si basa sul momento angolare o sull'orbita di un elettrone attorno al nucleo, ma uno stato di spin di elettroni ha il doppio del momento magnetico del momento angolare.Lo stato di spin è visto come un fattore più grande, quindi, nella produzione dell'effetto Zeeman, e gli stati di spin o le rotazioni di elettroni, devono essere teoricamente previsti usando l'elettrodinamica quantistica.