Zjawisko Zeemana
Zjawisko Zeemana polega na rozszczepieniu linii widmowych w polu magnetycznym. Zeeman stwierdził, że linie widmowe ulegają rozszczepieniu, gdy ciało wysyłające promieniowanie poddane jest działaniu silnego pola magnetycznego. Zeeman zauważył, że przy użyciu pól magnetycznych o indukcji rzędu kilkunastu tysięcy Gaussów daje się zaobserwować wyraźnie rozmycie , a przy użyciu przyrządów o dużej zdolności rozpraszającej- wyraźnie rozszczepienie linii widmowych. W przypadku normalnego zjawiska Zeemana, np.; dla pełnych linii Cd czy Hg, obserwuje się rozszczepienie pojedynczych linii na dwie (podłużne), bądź trzy poprzeczne , Zeeman zauważył także, że rozszczepione linie widmowe wykazują zupełną polaryzację. W zjawisku podłużnym linie na które rozszczepiają się pojedyncza linia widmowa, są spolaryzowane kołowo o zwrotach przeciwnych sobie. W zjawisku poprzecznym prócz linii przesuniętych obserwuje się trzecią linię, nie przesunięta. Tym razem światło linii rozszczepionej jest spolaryzowane liniowo, przy czym kierunek drgań linii nie przesuniętej zgadza się z kierunkiem pola magnetycznego. W liniach zaś przesuniętych jest prostopadły do tego kierunku, gdy kierunek obserwacji tworzy dowolny kąt z kierunkiem pola magnetycznego, linia nie przesunięta wykazuje polaryzacje liniową, obie zaś linie przesuniętą polaryzację o przeciwnych zwrotach. Przy obserwacji w kierunku pola magnetycznego dochodziło do spektrofotografu tylko światło odpowiadające drganiom kołowym. Obserwuje się wtedy linie dwie linie spolaryzowane kołowo przesunięte o wartość +/-0. W skali częstotliwości względem linii pierwotnej. Dla wodoru czy zjonizowanego helu w silnym polu magnetycznym obserwuje się zjawisko Zeemana. Przy obserwacji w kierunku poprzecznym zamiast pojedynczych linii widmowych pojawiają się w polu mag. trójki linii, środkowa linia w położeniu takim jak w nieobecności pola dwie boczne przesunięte w skali częstotliwości o
Przy obserwacji w kierunku linii pola magnetycznego nie przesunięta linia widmowa znika i widać tylko dwie przesunięte przy czym przesunięcie pozostaje to samo co w poprzecznej obserwacji. Natomiast przy obserwacji widma, w kierunku tworzącym dowolny kąt z kierunkiem pola mag. widać trzy linie, lecz środkowa ma natężenie mniejsze niż linie boczne. Charakterystyczną cechą tego zjawiska stanowi fakt, że składowe na które rozszczepia się w polu mag. pierwotna linia nie spolaryzowana jest spolaryzowana w ujęciu Bohrowskim. Elektron krążący po torze eliptycznym scharakteryzowany przez poboczna liczbę kwantową liczbę L posiada moment mag. o wartości
Moment ten ustanawia się pod kątem alfa względem kierunku pola mag. zgodnie z momentem pędu elektronu, przy czym: A więc elektron uzyskuje dodatkową energię równą . Elektron krążący po zamkniętym torze dookoła jądra stanowi rodzaj bąka. Pole mag. wywiera na elektrony siłę F=-eV*B. Siła ta skierowana jest zawsze prostopadłe do pola mag. i działa na moment pędu elektronu tak, aby ustawić go w kierunku pola. Każdy poziom energetyczny zostaje rozproszony na 2L+1 poziomów odległych jeden od drugiego o w związku z tym każda linia ulega w polu mag. rozproszeniu. Linia o częstości drgań w nieobecności pola jest równa
W polu mag. wartość energii elektronu na poziomach początkowych i końcowym ulegają zmianie, przybierając wartości A więc wypromieniowany foton będzie miał energię
Więc Rzut momentu pędu elektronu na kierunek pola magnetycznego charakteryzuje magnetyczna liczba kwantowa m, możliwe są jednak takie przeskoki kwantowe dla których .W większości przypadków nie obserwuje się normalnego zjawiska Zeemana lecz tzw. Zjawisko anomalne. Linie widmowe rozpadają się w silnym polu mag. Na kilka składowych przy czym odpowiednie zmiany częstości drgań sa wymiernymi ułamkami wartości . Składowe te są spolaryzowane analogicznie do tego, co obserwuje się w normalnym zjawisku Zeemana .
