- •Содержание
- •Цели и задачи изучения дисциплины «фопи»
- •Пьезоэлектрический эффект
- •Материалы
- •Применение
- •Пироэлектрический эффект
- •Применение
- •Фотогальванический эффект
- •Термоэлектрический эффект
- •Эффективность применения термоэлектрического охлаждения Выбор материала для элементов
- •Сравнение термоэлектрических охлаждающих устройств с другими способами охлаждения
- •Тензорезистивный эффект
- •Эффект Холла
- •Принцип действия генератора Холла
- •Дробный квантовый эффект Холла
- •Эффект Зеемана
- •Эффект Штарка
- •Радиоактивность и её измерение
- •Методы регистрации
- •Приборы для регистрации радиации
- •Эффект Поккельса
- •Эффект Керра
- •Применение эффекта
- •Использование в технике
- •Измерение расстояний
- •Измерение сверхмалых расстояний Сканирующий туннельный микроскоп (стм)
- •Атомный силовой микроскоп
- •Измерение средних расстояний Лазерные дальномеры
- •Измерение масс вещества Масс - спектроскопия
- •Эффект Доплера
- •И сточник движется, приемник остаётся неподвижным
- •П риемник движется, источник остаётся неподвижным
- •Применение Доплеровского эффекта Доплеровский радар
- •Астрономия
- •Доказательство вращения Земли вокруг Солнца с помощью эффекта Доплера
- •Неинвазивное измерение скорости потока
- •Автосигнализации
- •Определение координат
- •Измерение ускорений
- •Инклиметр
- •Две основные группы:
- •По числу осей
- •По статичности объекта
- •По регистрации замеров
- •Применение
- •Акселерометр
- •Параметры
- •Список использованной литературы
Эффект Зеемана
Эффект Зеемана заключается в расщеплении уровней энергии, а следовательно, и спектральных линий атома и других атомных систем в магнитном поле. Во внешнем магнитном поле атомная система, обладающая магнитным моментом m, приобретает дополнительную энергию, зависящую от проекции m на направление магнитного поля. Это приводит к расщеплению уровней энергии системы.
В 1896 г. Питер Зееман наблюдал расщепление спектра линий поглощения атомов натрия в магнитном поле. Впоследствии этот экспериментальный факт получил название Эффект Зеемана и обусловлен он тем, что в присутствии магнитного поля атом приобретает дополнительную энергию
(8.1)
пропорциональную его магнитному моменту . Приобретенная энергия приводит к снятию вырождения атомных состояний по магнитному квантовому числу и расщеплению атомных линий.
Вырождение - существование двух или более стационарных состояний квантовой системы (атома, молекулы) с одинаковыми значениями энергии.
Атом, как известно, можно рассматривать как классический гармонический осциллятор и его уравнение движения в присутствии магнитного поля , направленного вдоль оси Z, можно рассматривать в виде:
(8.2)
где - скорость вращения электрона вокруг ядра, - масса электрона, - резонансная частота электронного дипольного перехода. Последний член в уравнении обусловлен силой Лоренца. Введем величину, называемую Ларморовской частотой:
(8.3)
Рис. 13. Поляризация и спектр эффекта Зеемана
Поляризация и спектр Зееман-эффекта детектируемые в различных направлениях наблюдения (см. рис. 13) :
график с желтым фоном - наблюдение ведется в направлении магнитного поля. В этом случае в спектре флуоресценции атомного пара детектируется две частоты c круговой поляризацией σ + и σ − ;
график с синим фоном - наблюдение ведется перепендикулярно направлению магнитного поля. В этом случае детектируется три частоты в спектре флуоресценции атомного пара, имеющие линейную поляризацию σ и π.
Решая уравнение движения, легко обнаружим, что резонансная частота дипольного момента в присутствии магнитного поля расщепляется на три частоты:
(8.4)
Таким образом, в магнитном поле электрон вместо простого вращения вокруг ядра атома, начинает совершать сложное движение относительно выделенного магнитным полем направления Z. Электронное облако атома прецессирует вокруг этой оси с частотой Лармора .
Такая простая модель объясняет наблюдаемое в экспериментах изменение поляризации флуоресценции атомных паров в зависимости от направления наблюдения. Если смотреть вдоль оси Z, то на частоте никакой атомной флуоресценции наблюдаться не будет, так как атомный диполь на этой частоте колеблется вдоль оси магнитного поля, а его излучение распространяется в направлении перпендикулярном этой оси.
На частотах 8.4 наблюдается право- и лево- вращающая поляризация, так называемые σ-, σ+ поляризации.
Если же смотреть вдоль оси X или Y, то наблюдается линейная поляризация на всех трех частотах и 8.4 которые называют πσ, соответственно. Вектор поляризации света π направлен вдоль магнитного поля, а σ - перпендикулярно.
Эффект Зеемана используется для измерения магнитных полей, например в звёздах.
С эффектом Зеемана связан эффект Штарка: расщепление уровней энергии атома электрическим полем. Для измерения удельных электрических полей используется Штарковская спектроскопия. Она основана на свечении спектрометром внутрь реактора, и по расщелённым уровням энергии атомов измеряется напряжённость электрического поля.