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塞曼能级是什么

发表时间：2024-07-29 12:49:52 来源：网友投稿

塞曼效应是指原子光谱在外加磁场下发生分裂.

电子的自旋运动会产生环电流,进而会产生磁场；在外磁场作用下,同一轨道中自旋不同的电子能量不同导致了原子光谱的分裂.

我们可以通过考虑和不考虑外加磁场时的薛定谔方程表达式来解释塞曼效应：

不考虑外加磁场时薛定谔方程的表达式是：HΨ=EΨ, 在这个表达式中能量只与n、l和m有关,而与磁量子数无关,也就是说与电子的自旋无关,所以具有同样的n、l和m的电子[也就是同一轨道中自旋反平行的两个电子]具有相同的能量；测试原子光谱时只有一条谱线.

考虑外加磁场时薛定谔方程的表达式：(H+Hb)Ψ=(E+Eb)Ψ, 此时Hb表示的是外加磁场对体系哈密顿量的影响, (H+Hb)是有外加磁场时的哈密顿量；Eb则有外场时Hb所对应的能量值,(E+Eb)是有外磁场时体系的能量；由于在外加磁场下自旋不同的电子有不同的能量,Eb值不同,所以在外磁场存在时原子光谱发生了分裂.

塞曼效应

塞曼效应是原子的光谱线在外磁场中出现分裂的现象.塞曼效应是1896年由荷兰物理学家塞曼发现的.他发现,原子光谱线在外磁场发生了分裂.随后洛仑兹在理论上解释了谱线分裂成3条的原因.这种现象称为“塞曼效应”.进一步的研究发现,很多原子的光谱在磁场中的分裂情况非常复杂,称为反常塞曼效应.完整解释塞曼效应需要用到量子力学,电子的轨道磁矩和自旋磁矩耦合成总磁矩,并且空间取向是量子化的,磁场作用下的附加能量不同,引起能级分裂.在外磁场中,总自旋为零的原子表现出正常塞曼效应,总自旋不为零的原子表现出反常塞曼效应.塞曼效应是继1845年法拉第效应和1875年克尔效应之后发现的第三个磁场对光有影响的实例.塞曼效应证实了原子磁矩的空间量子化,为研究原子结构提供了重要途径,被认为是19世纪末20世纪初物理学最重要的发现之一.利用塞曼效应可以测量电子的荷质比.在天体物理中,塞曼效应可以用来测量天体的磁场.

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