Zeeman efekti

Zeeman efekti, ismini Hollandalı fizikçi Pieter Zeeman'dan alan; tayf çizgilerinin, bir manyetik alan olması durumunda birden fazla bileşene ayrılması efektidir. Zeeman alt katmanlarının arasındaki mesafe bir manyetik alan fonksiyonu olduğundan, bu efekt manyetik alanı ölçmek için kullanılabilir.

Sodyum buharının ışığını inceleyen Zeeman, 1896′da, gaz-manyetik alana konduğu zaman tayftaki çizgilerin bölündü­ğünü gözlemlemiştir. Kuantum teorisine göre atomdaki elektronlar daha düşük enerji düzeylerine geçerken ışık yayınlayarak tayfta görülen çizgileri oluş­turur. Manyetik alanın çizgilerde bölünmeye yol açması­nın nedeni, daha önce tümünün enerjileri aynı olan elektronların, manyetik alanın etkisiyle yönlerine göre farklı enerjiler kazanmalarıdır. Açısal momentumuyla ilişkili yörünge manyetik momentten dolayı 2(l+1) tane dejenere m bileşeninin yarılması olayına Zeeman olayı denir.

Teorik açıklaması

Manyetik bir alan içindeki bir atomun toplam Hamiltonu

${\displaystyle H=H_{0}+V_{M}}$

şeklinde yazılabilir. Burda ${\displaystyle H_{0}}$ etkilenmemiş atom Hamiltonu ve ${\displaystyle V_{M}}$ de manyetik alandan dolayı etkilenmedir:

${\displaystyle V_{M}=-{\vec {\mu }}\cdot {\vec {B}},}$

diye tanımlanır. Burda ${\displaystyle {\vec {\mu }}}$ atomun manyetik momentidir. Manyetik moment elektronik ve nükleer bileşenler içerir, ancak oldukça küçük olduğu için burda önemsenmeyecektir. Bu durumda;

${\displaystyle {\vec {\mu }}\approx -{\frac {\mu _{B}g{\vec {J}}}{\hbar }},}$

yazılabilir. Burda ${\displaystyle \mu _{B}}$ Bohr manyetiğini, ${\displaystyle {\vec {J}}}$ toplam elektronik açısal momentumu ve ${\displaystyle g}$ Landé Faktörünü tanımlar.

Referanslar

Tarihi

• Condon, E. U.; G. H. Shortley (1935). The Theory of Atomic Spectra. Cambridge University Press. ISBN 0-521-09209-4.  (Chapter 16 provides a comprehensive treatment, as of 1935.)
• Zeeman, P. (1897). "On the influence of Magnetism on the Nature of the Light emitted by a Substance". Phil. Mag. 43: 226. 
• Zeeman, P. (1897). "Doubles and triplets in the spectrum produced by external magnetic forces". Phil. Mag. 44: 55. 
• Zeeman, P. (11 February 1897). "The Effect of Magnetisation on the Nature of Light Emitted by a Substance". Nature 55: 347. DOI:10.1038/055347a0. http://dbhs.wvusd.k12.ca.us/webdocs/Chem-History/Zeeman-effect.html. 

Modern

• Forman, Paul (1970). "Alfred Landé and the anomalous Zeeman Effect, 1919-1921". Historical Studies in the Physical Sciences 2: 153–261. 
• Griffiths, David J. (2004). Introduction to Quantum Mechanics (2nd ed.). Prentice Hall. ISBN 0-13-805326-X. 
• Liboff, Richard L. (2002). Introductory Quantum Mechanics. Addison-Wesley. ISBN 0-8053-8714-5. 
• Sobelman, Igor I. (2006). Theory of Atomic Spectra. Alpha Science. ISBN 1-84265-203-6.