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6.6塞曼效应-Oriyao
6.6 塞曼效应 6.6 塞曼效应 6.6 塞曼效应 6.6 塞曼效应 6.6 塞曼效应 6.6 塞曼效应 6.6 塞曼效应 * * 碱金属,氢原子和类氢原子核最外层电子有一个价电子。在磁场中,由于磁场对电子的作用,将使这些原子的光谱线发生分裂。具体的分裂情况与所考虑的自旋在磁场中附加能量、自旋与轨道相互作用等有关,下面分两种情况讨论。 1. 简单塞曼效应 先考虑磁场的附加能量远大于自旋轨道相互作用能的情况。在这种情况下,略去自旋轨道的相互作用能。在实验室范围内,磁场近似为均匀磁场,记为 。选磁场方向为 轴,即 (6.6.1) 相应的磁矢势 和标势 是 (6.6.2) 设一价金属的电子在其它电子屏蔽下与原子核和库仑场为 ,外加磁场具有(6.6.1)的形式,则体系的哈密顿量为: (6.6.3) 由于(6.8.3)式中 (6.6.4) (6.6.5) 因而(6.6.3)式右端正比于 的项可以略去,得: 式中 是 的共同本征函数。 是本征值。 (6.6.6) (6.6.5)式右端的第三项实际就是轨道磁矩与外磁场的相互 作用能 。 的本征方程为: (6.6.7) 显然,由于 是 的本征函数,因而 也是 的本征函数,相应的本征值为: 上式表明:加上磁场后,对 的 度简并被消除,原来的 能级分裂为 条能级,相邻两能级之间的 间隔为 , 称为拉摩频率。光谱线在 外场中分裂的现象称为塞曼效应。 上述计算并未考虑到电子的自旋。现在考虑电子的自旋,则哈密顿量变为 (6.6.8) (6.6.9) 式中 。上式可写为: (6.6.10) (6.6.11) 比较(6.6.6)和(6.6.8)可见,相应的能谱是: 在外磁场中,能级与 有关,原来有 引起的简并被消除,而且,能量与自旋有关。 2. 反常塞曼效应 在强磁场下,不考虑自旋轨道耦合,原子光谱发生分裂的现象称为简单塞曼效应或正常塞曼效应。在磁场较弱时,要考虑电子自旋轨道耦合能的贡献,这时原子光谱线的分裂现象,称为反常塞曼效应或一般塞曼效应。 结合上一节的讨论结果,考虑电子的自旋轨道耦合能的贡献,我们可以得出反常塞曼效应的能谱结构为: (6.6.12) *
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