okv-16
.pdf
Идея опыта
Опыт Штерна и Герлаха доказала наличие у атомов магнитных моментов и их квантование.
Если атомы обладают магнитным моментом, то согласно электродинамике в неоднородном магнитном поле на них должна действовать сила
∂Bz Fz = µz ∂z
где µz проекция магнитного момента на ось z.
Так как µz мало, нужно чтобы вдоль z поле было сильно неоднородным.
Квантование атомов. Таблица Менделеева
Спин электрона
Полный момент импульса электрона в атоме
Магнитные
моменты
электрона
Спин-орбитальное взаимодействие
Правила отбора
Многоэлектронные
атомы
Опыт Штерна Герлаха
Идея опыта
Результаты
опыта
Эффекты Зеемана и Пашена Бака
Периодическая
система
Менделеева
30/47
Пучок атомов пропускает сквозь сильное неоднородное поперечное магнитное поле, создаваемое полюсами магнитов сложной формы.
z |
|
|
z |
|
|
N |
N |
|
x |
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
S |
S |
|
|
|
Квантование атомов. Таблица Менделеева
Спин электрона
Полный момент импульса электрона в атоме
Магнитные
моменты
электрона
Спин-орбитальное взаимодействие
Правила отбора
Многоэлектронные
атомы
Опыт Штерна Герлаха
Идея опыта
Результаты
опыта
Эффекты Зеемана и Пашена Бака
Периодическая
система
Менделеева
31/47
z |
|
|
z |
|
|
N |
N |
|
x |
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
S |
S |
|
|
|
При включении магнитного поля наблюдалось расщепление пучка. На экране возникала серия отделённых друг от друга пятен.
Атомы электрически нейтральны, так что взаимодействие с магнитным поле возможной только если они обладают магнитным моментом.
Квантование атомов. Таблица Менделеева
Спин электрона
Полный момент импульса электрона в атоме
Магнитные
моменты
электрона
Спин-орбитальное взаимодействие
Правила отбора
Многоэлектронные
атомы
Опыт Штерна Герлаха
Идея опыта
Результаты
опыта
Эффекты Зеемана и Пашена Бака
Периодическая
система
Менделеева
32/47
Результаты опыта
•Отклонение атомов от прямолинейного распространения в неоднородном магнитном поле подтверждает, что атомы обладают магнитным моментом.
•Расщепление пучка на несколько пятен говорит о том, что в пучке присутствуют атомы с различной пространственной ориентацией моментов.
•Наличие нескольких отделённых друг от друга пятен вместо непрерывного распределения говорит о том, что магнитные моменты квантуются проекции магнитных моментов на ось z могут принимать только дискретные значения.
Квантование атомов. Таблица Менделеева
Спин электрона
Полный момент импульса электрона в атоме
Магнитные
моменты
электрона
Спин-орбитальное взаимодействие
Правила отбора
Многоэлектронные
атомы
Опыт Штерна Герлаха
Идея опыта
Результаты
опыта
Эффекты Зеемана и Пашена Бака
Периодическая
система
Менделеева
33/47
Результаты опыта
•Отклонение атомов от прямолинейного распространения в неоднородном магнитном поле подтверждает, что атомы обладают магнитным моментом.
•Расщепление пучка на несколько пятен говорит о том, что в пучке присутствуют атомы с различной пространственной ориентацией моментов.
•Наличие нескольких отделённых друг от друга пятен вместо непрерывного распределения говорит о том, что магнитные моменты квантуются проекции магнитных моментов на ось z могут принимать только дискретные значения.
Квантование атомов. Таблица Менделеева
Спин электрона
Полный момент импульса электрона в атоме
Магнитные
моменты
электрона
Спин-орбитальное взаимодействие
Правила отбора
Многоэлектронные
атомы
Опыт Штерна Герлаха
Идея опыта
Результаты
опыта
Эффекты Зеемана и Пашена Бака
Периодическая
система
Менделеева
33/47
Результаты опыта
•Отклонение атомов от прямолинейного распространения в неоднородном магнитном поле подтверждает, что атомы обладают магнитным моментом.
•Расщепление пучка на несколько пятен говорит о том, что в пучке присутствуют атомы с различной пространственной ориентацией моментов.
•Наличие нескольких отделённых друг от друга пятен вместо непрерывного распределения говорит о том, что магнитные моменты квантуются проекции магнитных моментов на ось z могут принимать только дискретные значения.
Квантование атомов. Таблица Менделеева
Спин электрона
Полный момент импульса электрона в атоме
Магнитные
моменты
электрона
Спин-орбитальное взаимодействие
Правила отбора
Многоэлектронные
атомы
Опыт Штерна Герлаха
Идея опыта
Результаты
опыта
Эффекты Зеемана и Пашена Бака
Периодическая
система
Менделеева
33/47
Квантование атомов. Таблица Менделеева
Спин электрона
Полный момент импульса электрона в атоме
Магнитные
моменты
электрона
Спин-орбитальное
взаимодействие
8. Эффекты Зеемана и Пашена Бака
Правила отбора
Многоэлектронные
атомы
Опыт Штерна Герлаха
Эффекты Зеемана и Пашена Бака
Расщепление
спектральных линий в магнитном поле
Отличия эффекта Зеемана и Пашена Бака
Периодическая
система
Менделеева
Расщепление спектральных линий в магнитном поле
Эффекты Зеемана и Пашена Бака состоят в том, что при помещении источника света (нагретые атомы) в магнитное поле его спектральные линии испытывают расщепление.
магнитного |
магнитное |
поля нет |
поле есть |
n = 3 |
|
n = 2 |
|
n = 1 |
|
Квантование атомов. Таблица Менделеева
Спин электрона
Полный момент импульса электрона в атоме
Магнитные
моменты
электрона
Спин-орбитальное взаимодействие
Правила отбора
Многоэлектронные
атомы
Опыт Штерна Герлаха
Эффекты Зеемана и Пашена Бака
Расщепление
спектральных линий в магнитном поле
Отличия эффекта Зеемана и Пашена Бака
Периодическая
система
Менделеева
Расщепление линий возникает из-за расщепления энергетических уровней. Это объясняется наличием у атомов магнитных моментов.
Когда магнитного поля нет, энергия атома не зависит от того, как ориентирован в пространстве его магнитный момент. В магнитном поле разным ориентациям момента соответствуют разные значения энергии происходит расщепление уровней.
Квантование атомов. Таблица Менделеева
Спин электрона
Полный момент импульса электрона в атоме
Магнитные
моменты
электрона
Спин-орбитальное взаимодействие
Правила отбора
Многоэлектронные
атомы
Опыт Штерна Герлаха
Эффекты Зеемана и Пашена Бака
Расщепление
спектральных линий в магнитном поле
Отличия эффекта Зеемана и Пашена Бака
Периодическая
система
Менделеева
Расщепление линий возникает из-за расщепления энергетических уровней. Это объясняется наличием у атомов магнитных моментов.
Когда магнитного поля нет, энергия атома не зависит от того, как ориентирован в пространстве его магнитный момент. В магнитном поле разным ориентациям момента соответствуют разные значения энергии происходит расщепление уровней.
Квантование атомов. Таблица Менделеева
Спин электрона
Полный момент импульса электрона в атоме
Магнитные
моменты
электрона
Спин-орбитальное взаимодействие
Правила отбора
Многоэлектронные
атомы
Опыт Штерна Герлаха
Эффекты Зеемана и Пашена Бака
Расщепление
спектральных линий в магнитном поле
Отличия эффекта Зеемана и Пашена Бака
Периодическая
система
Менделеева