17.4. Поляризація світла при ефекті Зеємана

Рис.17.6. Схема утворення поляризації зеєманівських ліній.

Експериментально встановлено, що компоненти зеєманівських мультиплетів поляризовані. - поляризовані компоненти виникають при виконанні правила відбору . Їхній електричний вектор коливається паралельно напрямку поля (див. (8.86*). При генеруються - компоненти з круговою поляризацією, яка утворюється складанням коливань електричного вектора в двох напрямках перпендикулярних до поля (див. (8.86) та рис.17.6),

поляризація компонент зеєманівських мультиплетів зв’язана з певною зміною проекцій компонентів кутового моменту електрона, який випромінює під час переходів між термами. Розглянемо для спрощення нормальний триплет Лоренца. Згідно (17.4) спектральні складові триплету при - циркулярно поляризовані, а при - лінійно поляризовані. В цих переходах не змінюється напрямок спінів, тому переходи відбуваються за умов . Згадаймо, що у підрозділі 8.8 ми отримали для атомів водню правило відбору з умови, що матричний елемент дипольного моменту вздовж осі не дорівнює нулеві (8.86*), а для правила відбору що дипольні моменти і не дорівнюють нулю (8.86). Наявність змінного дипольного моменту призводить до генерації поляризованих електромагнітних хвиль з напрямком коливання електричного вектора перпендикулярно до вісі диполя. Диполь відповідає за лінійну - поляризацію, а диполі і за кругову  - поляризацію. Кругова поляризація утворюється внаслідок складання двох взаємно перпендикулярних коливань вздовж осей і , перпендикулярних до поля .

Це пояснення узгоджується з уявленнями про спін фотона, який може мати дві проекції на вісь паралельну напрямку хвильового вектора фотона. У магнітному полі проекції кутового моменту електрона також кратні . Внаслідок закону збереження кутового моменту при умові можуть генеруватися фотони з проекціями кутового моменту, кратними , тобто циркулярно поляризовані електромагнітні хвилі ( - компоненти з круговою поляризацією). Ці спектральні лінії в напрямку, перпендикулярному напрямкові магнітного поля будуть сприйматись як лінійно поляризовані хвилі. Їх електричний вектор коливається в напрямку перпендикулярному до напрямку магнітного поля. При виконанні умови і (умова виконується при оптичних переходах у випадку зв’язку) квант світла (фотон) має нульову проекцію моменту спіну на напрямок магнітного поля, й тому такі кванти не спостерігаються в напрямку паралельному магнітному полю. Вони спостерігаються лише в перпендикулярному напрямку у вигляді - компоненти лінійно поляризованого світла, електричний вектор якої коливається вздовж напрямку магнітного поля. Наведені аргументи щодо поляризації компонентів зеєманівських мультиплетів можуть бути розповсюджені й на аномальний ефект Зеємана, бо аналіз дозволених переходів показує, що, коли , то і , а коли , то і . У другому випадку і , тобто генерують два взаємно перпендикулярних диполі, які утворюють циркулярно поляризовану хвилю. У першому випадку генерує один диполь, утворюючи компоненту.