Normální Zeemanův jev

Pavel Jiroušek, Ondřej Grover

Universiteit Leiden, Nizozemí, 1896

Pieter Zeeman

1865-1943

Spektrální čáry

Rozštěpení spektra vlivem magnetického pole

Universiteit Leiden, pracovna Hendrika A. Lorentza, Nizozemí, 2. listopad 1896

Pieter Zeeman

1865-1943

Hendrik Antoon Lorentz

1853-1928

Vysvětlení: teorie elektromagnetické radiace

Potvrzení: polarizace světla vlivem magnetického pole

1902

Thompson objevil elektron až 1897

Současnost

Současné vysvětlení

potl EB

Mag. pole interaguje s orbitálním mag. momentem

Výsledek : elektron se nachází na jiné energetické hladině

Zdroj světla: přechod elektronu zpět z excitovaného stavu v mag. poli

potbaseexcphoton EEEE

Rozštěpení hladin v mag. poli

lm

e

el

2

moment hybnosti

lz ml kvantování:

Mag. pole má směr osy z

mag. kvantové číslo

12 llml l různých podhladin

Bmm

eE l

epot

2

konstanta ….Bohruv magnetonB

Každá podhladina má jinou energii

0lm

2lm1lm

potE

Obecný atom-analogie

JB

Pro obecný atom uvažujeme celkový moment stavu el. obalu

J=L+S

Jz MJ

Nabývá diskrétníchceločíselných hodnot

0JM

2JM1JM

E

BBMEEE BBJpotpot 1,2,

U sousedních hladin vždy 1

Měření závislosti ∆E(B)

• B můžeme měnit změnou I kalibrační křivka

• ∆ E můžeme vypočítat z rozdílných frekvencí /vlnových délek vyzářeného světla

BE B

Bohrův magneton

Kalibrační křivka pro B(I)B (I)

y = 0,01094583x6 - 0,25788141x5 + 2,29374373x4 - 10,39902600x3 + 25,79908495x2 + 52,29841009x + 16,71737457

0

100

200

300

400

500

600

700

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

I [A]

B [

mT

]

Včera, tady

Měření rozdílu energií

• Potřebuje rozlišit dva paprsky s velice blízkou vlnovou délkou

použijeme Fabry-Perotův etalon

Využijeme lom světla

ALE rozdíl vlnový délek je nepatrný

Hranol nestačí

Fabry-Perotův etalon

Dvě dokonale rovnoběžná polopropustná zrcadla

Mnohonásobný odraz paprsku => rozdílné dráhy odražených paprsků => fázový posun

Konstruktivní/destruktivní interference

Závisí na vlnové délce

Z úhlu dopadu můžeme vypočítat energii

Závisí na úhlu dopadu

cos

cos1 1ch

chEE

Výstup bez mag. pole

Rozštěpení

Aparatura

Kadmiová výbojka

Popis aparatury

a - kadmiová lampac - magnetyd,f - spojkae - Fabry-Perotův etalong - červený filtrh - okulár

Naměřená závislost ∆E(B)

eV/T746463,5575285,5 EEBTabulková hodnota… 5,788E-05

Rozbor chyb měření

• Zahřívání cívek rostoucí odpor

klesající proud

μ (B)

0,00005

0,000052

0,000054

0,000056

0,000058

0,00006

0,000062

0,000064

0,000066

0,000068

0,30000 0,35000 0,40000 0,45000 0,50000 0,55000 0,60000 0,65000

B [T]

μ [

eV/T

]

Zeemanův v reálném světě

• Mag. Pole Země je slabé rozštěp je téměř neměřitelný

• Na Slunci ale pozorovatelný je studium magnetického pole Slunce