Transcript Zeemanův jev

Normální Zeemanův jev
Pavel Jiroušek, Ondřej Grover
Pieter Zeeman
1865-1943
Rozštěpení spektra vlivem magnetického pole
Spektrální čáry
Universiteit Leiden, Nizozemí, 1896
Vysvětlení: teorie elektromagnetické
radiace
Hendrik Antoon
Lorentz
Potvrzení: polarizace světla vlivem
magnetického pole
Pieter Zeeman
1865-1943
1853-1928
1902
Thompson objevil elektron až 1897
Universiteit Leiden, pracovna Hendrika A. Lorentza,
Nizozemí, 2. listopad 1896
Současné vysvětlení
Mag. pole
interaguje s
orbitálním mag.
momentem
Výsledek : elektron se
nachází na jiné energetické
hladině
 
 l  B  E pot
Zdroj světla: přechod elektronu zpět
z excitovaného stavu v mag. poli
Ephoton  Eexc  Ebase  Epot
Současnost
Rozštěpení hladin v mag. poli
e 
 l 
l
2me

moment hybnosti
kvantování:
lz  ml 
Mag. pole má
směr osy z
mag. kvantové číslo
E pot
 l ml l  2l  1
e
E pot 
 ml  B
2me
různých podhladin
Každá podhladina má jinou energii
konstanta  B ….Bohruv magneton
ml  2
ml  1
ml  0
Obecný atom-analogie
Pro obecný atom uvažujeme
celkový moment stavu el. obalu
J=L+S


Jz
 MJ

B 

J
E
MJ  2
MJ 1
MJ  0
Nabývá diskrétních
celočíselných hodnot
U sousedních
hladin vždy 1
E  Epot ,2  Epot ,1  M J  B  B  B  B
Měření závislosti ∆E(B)
E   B  B
Bohrův magneton
• B můžeme měnit změnou I  kalibrační
křivka
• ∆ E můžeme vypočítat z rozdílných
frekvencí /vlnových délek vyzářeného
světla
Kalibrační křivka pro B(I)
B (I)
700
y = 0,01094583x6 - 0,25788141x5 + 2,29374373x4 - 10,39902600x3 + 25,79908495x2 +
52,29841009x + 16,71737457
600
B [mT]
500
400
300
200
100
0
0
1
2
3
4
5
I [A]
Včera, tady
6
7
8
9
Měření rozdílu energií
• Potřebuje rozlišit dva paprsky s velice
blízkou vlnovou délkou
Využijeme lom světla
ALE rozdíl vlnový délek je nepatrný
Hranol nestačí
použijeme Fabry-Perotův etalon
Fabry-Perotův etalon
Dvě dokonale rovnoběžná
polopropustná zrcadla
Mnohonásobný odraz paprsku => rozdílné
dráhy odražených paprsků => fázový posun
Závisí na úhlu dopadu
Závisí na vlnové délce
Z úhlu dopadu můžeme
vypočítat energii


Konstruktivní/destruktivní
interference
h  c  cos 1 
1 

E 
 E  hc



  cos  
Výstup bez mag. pole
Rozštěpení
Aparatura
Kadmiová výbojka
Popis aparatury
a - kadmiová lampa
c - magnety
d,f - spojka
e - Fabry-Perotův etalon
g - červený filtr
h - okulár
Naměřená závislost ∆E(B)
B  5,75285E  5  5,46463E  7 eV/T
Tabulková hodnota… 5,788E-05
Rozbor chyb měření
0,000068
0,000066
0,000064
0,000062
μ [eV/T]
• Zahřívání cívek
 rostoucí odpor
 klesající proud
μ (B)
0,00006
0,000058
0,000056
0,000054
0,000052
0,00005
0,30000 0,35000 0,40000 0,45000 0,50000 0,55000 0,60000 0,65000
B [T]
Zeemanův v reálném světě
• Mag. Pole Země je
slabé  rozštěp je
téměř neměřitelný
• Na Slunci ale
pozorovatelný je
 studium
magnetického pole
Slunce