Теперь рассмотрим пример аномального эффек-
та Зеемана.
Рассмотрим переход 2P1/2 → 2S1/2 атома натрия. В магнитном поле уровень 2S1/2 (L=0, S=1/2, J=1/2) расщепляется на два подуровня, т.к. MJ может
принимать 2 значения: +1/2, -1/2. Множитель
Ланде для этого состояния:
|
|
1 |
|
1 |
|
|
1 |
|
1 |
|
|
0 |
||
|
|
2 |
|
2 |
1 |
2 |
|
2 |
1 |
|||||
g1 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 1 2 |
|||||
|
|
|
2 |
1 |
|
1 |
1 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Уровень 2P1/2 также расщепится на два подуров-ня,
для него множитель Ланде: |
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
1 |
|
1 |
|
|
1 |
|
1 |
|
1 1 1 |
|
|
|
|||
|
|
2 |
|
2 |
1 |
2 |
|
2 |
1 |
1 |
|
2 |
|||||
g2 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|||||||
|
|
|
2 |
|
1 |
|
1 |
1 |
|
|
3 |
3 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Таким образом, в маг- нитном поле будут из- лучаться 4 линии:
i 0
0 g2M J 2 g1M J1
Частоты этих линий по формуле (24.3) равны:
|
|
2 |
M J2 2M J1 |
|
|
i 0 0 |
3 |
|
|||
или |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
1 0 |
0 |
|
|||
|
|
|
3 |
|
|
2 |
0 |
|
2 |
0 |
|
|
|
|
3 |
|
|
3 |
0 |
2 |
0 |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
4 |
0 |
|
4 |
0 |
|
|
|
|
3 |
|
|
Схема переходов сложного
("аномального") эффекта Зеемана
Эффект Штарка
В сильных электрических полях также наблюдается расщепление спектральных линий. Это явление от- крыл немецкий физик Иоганн Штарк (Stark J.) в 1913г (нобелевская премия 1919г). Светящиеся атомы вво-
дятся через каналы К. Зазор ЕК очень мал (ок.1мм),
а разность потенциалов 10кВ, поэтому напряжен- ность достигает 100000 В/см.
Магнитные свойства веществ
Магнитные свойства в той или иной форме присущи
всем без исключения веществам: у всех веществ во внешнем магнитном поле появляется или изме-
няется магнитный момент (все вещества "намагни- чиваются"). Поэтому при описании магнитных свойств веществ часто используется термин "маг-
нетики".
Все магнетики по их поведению во внешнем магнит-
ном поле можно разделить на два класса:
Диамагнетики, которые намагничиваются навстречу
направлению внешнего магнитного поля, 
Парамагнетики (в широком смысле), которые во вне-
шнем магнитном поле намагничиваются в направ- лении поля. 
Класс парамагнетиков (в широком смысле) включает в себя:
Парамагнетики (в узком смысле): вещества, которые
намагничиваются в направлении внешнего поля, и
у которых практически отсутствует взаимодейст- вие между магнитными моментами атомов. В
дальнейшем только такие вещества мы и будем
называть парамагнетиками);
Ферромагнетики: твердые (кристаллические) магне-
тики, у которых магнитные моменты атомов, вслед-
ствие межатомного взаимодействия, самопроизво- льно, без воздействия внешнего магнитного поля,
ориентируются параллельно друг к другу. Из-за этого ферромагнетики в отсутствие внешнего поля
могут обладать намагниченностью.
Антиферромагнетики: твердые (кристаллические)
магнетики, у которых магнитные моменты атомов самопроизвольно (межатомными силами) ориенти- руются антипараллельно, и полностью компенси- руют друг друга. Поэтому, в отличие от ферромаг-
нетиков, антиферромагнетики в отсутствие внеш-
него поля не обладают намагниченностью.
Ферримагнетики: кристаллические вещества, у кото-
рых так же, как у антиферромагнетиков, из-за меж-
атомного взаимодействия магнитные моменты ато- мов самопроизвольно стремятся ориентироваться антипараллельно, но не полностью компенсируют друг друга. Поэтому, в отличие от антиферромаг- нетиков, ферримагнетики в отсутствие внешнего поля могут обладать намагниченностью.
Намагниченность (магнитный момент единицы объе-
ма магнетика) связан с величиной индукции маг-
нитного поля соотношением: |
|
M = χB, |
(24.4) |
где χ - коэффициент магнитной восприимчивости.
Увсех диамагнетиков коэффициент χ отрицателен, а у парамагнетиков и антиферромагнетиков положи- телен, причем у этих веществ χ практически не за- висит от индукции внешнего магнитного поля, а по
абсолютной величине лежит в пределах от 10-4 до 10-6 см3/моль.
Уферро- и ферримагнетиков магнитная восприимчи-
вость χ достигает значений 104 - 106 см3/моль, и
при этом сильно и сложным образом зависит от B.
Правило Ленца гласит, что всякое изменение магнит-
ного потока через электрический контур индуциру-
ет в нем ток, магнитный момент которого противо- действует изменению этого магнитного потока.
Вмодели атома Бора электронные оболочки атомов
можно рассматривать как проводящие контуры без сопротивления. При включении внешнего магнит- ного поля в этих оболочках появляются индукцион- ные токи, и возникает дополнительный магнитный момент, направленный против внешнего поля. Это
и есть явление диамагнетизма.
Таким образом, диамагнетизм наблюдается у всех веществ без исключения. Но у некоторых веществ он перекрывается парамагнетизмом, ферро- или
ферримагнетизмом.