Добавил:
nikolozzz15@gmail.com Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
идз / лр / LabRaboti1_15-converted.docx
Скачиваний:
72
Добавлен:
27.11.2022
Размер:
1.36 Mб
Скачать

Контрольные вопросы

  1. Что такое валентная зона, зона проводимости и запрещеннаязона?

  2. Что такое фоторезистор и как меняются его свойства под действием света?

  3. Какие зависимости исследуются в даннойработе?

  4. Какова зависимость фототока отосвещенности?

  5. Как определяется коэффициенти егопогрешность?

Лабораторная работа 13. Исследование эффекта зеемана методом индуцированных квантовых переходов электронов в атоме

Цели работы: определение закономерности расщепления магнитным по- лем энергетического уровня атома; определение магнитного момента атома.

Общие сведения

Электроны атома создают в области пространства вблизи него магнит- ное поле. В эквивалентном представлении атом отождествляют с магнитным диполем, т. е. с простейшим источником магнитного поля. Ненулевое значе- ние магнитного моментаμдиполя свидетельствует о способности атома к

магнитостатическому взаимодействию. Момент сил

MμB и энергия

взаимодействияEBcosявляются основными мерами воздействия на

атом магнитного поля с индукциейВ.

Суперпозиция магнитных полей, связанных с орбитальным движением и спином электронов, определяет результирующее магнитное поле атома.Соб-

ственный (спиновый)μs

и орбитальныйμl

магнитные моменты электрона

принимают только дискретные (квантованные) значения:

s=

e me

s(s1)2B

, (13.1)

le me

l(l1)B

, (13.2)

гдеe– элементарный электрический заряд;me

  • масса покоя электрона;s

спиновое квантовое число;

Be

2me0.9271023Aм2

  • элементар-

ный магнитный момент (магнетон Бора);l– орбитальное квантовое число.

Проекциивекторовμs,μl

на осьz, вдоль которой направлена индукцияB,

также принимают только дискретные значения:

sz2BmS, (13.3)

lzBml, (13.4)

где

mll;

l1; ...; 0; ...;l

  • орбитальное магнитное квантовоечисло,

ms1 2

  • спиновое магнитное квантовоечисло.

При расчете результирующего магнитного момента многоэлектронного атома используются квантовые числа, характеризующие всю совокупность электронов: спиновоеS, орбитальноеLи полноеJквантовые числа. Для лег- ких атомов (модель рассель-саундеровской связи) квантовые числаLиSдолжны удовлетворять следующим требованиям. Квантовое числоLрезуль- тирующего орбитального момента импульса может иметь только целое зна- чение или нуль. Результирующее спиновое квантовое числоSможет прини- мать целое или полуцелое значение, в зависимости от количестваNэлектро- нов в атоме. ЕслиNчетное число, тоSпринимает целочисленные значения в пределах от (1/2)Nдо нуля (например, дляN= 6;S= 3; 2; 1; 0). В противном случае дляSразрешены только полуцелые значения из интервала (1/2)N…1/2. При фиксированных величинахLиSквантовое числоJприни- мает одно из разрешенныхзначений:

JLS;

LS1;...;

LS

. (13.5)

Совокупность квантовых чиселL,S,Jопределяет возможные значения

модуля вектора результирующего магнитного момента атомаμJ

и его про-

екции на направление внешнего магнитного поляJz:

JgB

J(J1);

JzgBmJ, (13.6)

гдеg– множитель (фактор) Ланде:

g1J(J1)S(S1)L(L1), (13.7)

2J(J1)

mJJ;

J1; ...; 0; ...;J

– магнитное квантовое число многоэлектрон-

ного атома. Отметим, что экспериментальные исследования магнитных мо- ментов атомов, впервые выполненные Штерном и Герлахом (1922), подтвер- дили дискретность значений физической величиныJz.

Множительgсодержит информацию о роли орбитального движения или спина электронов в формировании результирующего магнитного поля атома. Для атома, магнитный момент которого обусловлен только орбитальным движением электронов (S= 0), квантовое числоJи множительgпринимают

следующие значения:JL;g1. При определенной конфигурацииэлек-

тронов в атоме возможна полная компенсация орбитальной компоненты маг- нитного поляL= 0. В этом случае результирующее поле атома обеспечивает суперпозиция собственных магнитных полей электронов:J=S, а фактор Ланде принимает значение 2.

Соседние файлы в папке лр