
- •1.Тепловое излучение
- •1.1.Закон Кирхгофа
- •1.2.Законы теплового излучения абсолютно чёрного тела
- •1.2.Фотоэффект
- •1.3. Масса и импульс фотона
- •1.4. Эффект Комптона
- •Теперь воспользуемся равенством . Вычтем (1.17) из (1.18). В результате после сокращений получим:
- •Или Отсюда
- •1.5.Тормозное рентгеновское излучение
- •1.6. Корпускулярно-волновой дуализм света
- •2.Двойственная корпускулярно-волновая природа частиц вещества
- •2.1. Гипотеза де Бройля
- •2.2Свойства волн де Бройля
- •3. Элементы квантовой механики
- •3.1.Волновая функция
- •3.2. Принцип неопределенности
- •3.3.Уравнение Шредингера
- •4. Атом Резерфорда - Бора
- •4.1.Ядерная модель атома
- •4.2.Постулаты Бора. Опыты Франка и Герца
- •4.3.Боровская модель атома водорода
- •Согласно 2-му закону Ньютона (4.13)
- •Тогда постоянная Ридберга
- •6. Операторы физических частиц
- •6.1 Линейные операторы. Собственные функции и
- •6.3. Законы сохранения физических величин в
- •6.4.Четность, закон сохранения четности
- •5. Стационарные задачи квантовой механики
- •5.1.Частица в потенциальном ящике с бесконечно высокими стенками
- •5.2.Движение частицы в потенциальном ящике конечной глубины
- •5.3.Прохождение частицы через потенциальный барьер
- •Лекция 9-10
- •8.2. Ширина спектральных линий
- •Средняя энергия подачи:
- •8.4.Полный механический момент многоэлектронного атома
- •8.5.Магнитный момент атома
- •8.6.Векторная модель атома
- •9. Механика системы микрочастиц
- •9.1.Волновая функция системы микрочастиц
- •Можно показать, что четность состояния системы частиц равна произведению четностей состояния отдельных частиц:
- •9.2. Тождественность частиц одного и того же вида и принцип Паули
- •Лекция 14
- •9.4.Многоэлектронные атомы
- •9.5.Эффекты Зеемана и Штарка
- •9.5.Рентгеновские спектры
- •10. Двухатомная молекула
- •10.1. Ионная и ковалентная связь. Молекула водорода. Обменный интеграл
- •10.1.Молекулярные спектры
- •Лекция 16
- •11.Генераторы когерентного света
- •На рис. 11.1 представлена диаграмма энергетических уровней, причем длина горизонтальной черты определяет населенность того или иного энергетического уровня.
- •11.2. Принцип действия лазеров
- •11.3.Схемы накачки
- •11.4.Классификация лазеров
9.5.Эффекты Зеемана и Штарка
Эффект Зеемана состоит в расщеплении спектральных линий и энергетических уровней во внешнем магнитном токе.
Спектральная
линия с частотой
расщепляется на две или три компоненты.
Если излучение распространяется
перпендикулярно к направлению
напряженности
магнитного поля
,
то линия
симметрично
расщепляется на три компоненты
,которые
линейно поляризованы. У компоненты
(π - компонента)
колебания электрического вектора
направлены вдоль
.
У
компонент
(σ —
компоненты) колебания
Если
излучение распространяется вдоль
направления магнитного поля, то
линия
исчезает,
а линии
поляризованы
по кругу с противоположными
направлениями вращения. Это
нормальный эффект Зеемана. Расстояние
между крайней и средней линиями
триплета:
.
Этот эффект наблюдается в спектре щелочноземельных элементов, а также в спектрах Zn, Cd, Hg.
Нормальный
эффект Зеемана был объяснен Лоренцем
на основе классической
электронной теории. Рассмотрим
атом с одним валентным электроном. В
результате гармонических
колебаний электрона атом излучает
электромагнитные волны с частотой
,
равной
частоте этих колебаний. При помещении
этого атома в электромагнитном
поле произвольное линейно поляризованное
колебание электрона
может
быть разложено на два колебания (рис.9.2):
-
,
происходящее вдоль магнитного поля;
-
,
происходящее в плоскости, перпендикулярной
к направлению поля.
Колебание
в
свою очередь можно разложить на два
колебания
и
,
поляризованные
по кругу с противоположными направлениями
вращения. Это
вращение происходит с частотой прецессии
Лармора:
.
Если
направление кругового колебания
совпадает с направлением прецессии, то
частота колебаний электрона будет равна
(+
),
если не совпадает, то (
–
).
Вдоль
магнитного поля линейно поляризованное
колебание электрона
не
дает излучения, т.к. линейный осциллятор
не излучает вдоль своей оси. Поэтому
в продольном эффекте Зеемана будут
наблюдаться два колебания, поляризованные
по кругу, причем частоты этих колебаний
смещены относительно
первоначальной частоты
на
величину:
.
Если
излучение перпендикулярно полю
(поперечный эффект Зеемана), все
три колебания
,
и
дают линейно поляризованные излучения
с частотами
;
.
С
квантово -механической точки зрения
эффект Зеемана объясняется наличием
у электрона орбитального магнитного
момента
.
В
магнитном поле
электрон приобретает дополнительную
энергию
,
где
– проекция магнитного момента электрона
на направлениеz
магнитного поля;
- вектор
магнитной индукции. Известно,
что:
,
где m - магнитное квантовое число. Таким образом, дополнительная энергия, приобретаемая электроном атома в магнитном поле, равна:
.
Величина
является единицей для измерения
расщепления энергетических
уровней электронов в атомах, находящихся
в магнитном поле. Она равна расщеплению
уровня т
= 1
за счет орбитального магнитного момента
и называется
величиной нормального расщепления.
Пусть
Е1,
Е2
–
энергии
электрона в состояниях 1 и 2 без магнитного
поля, его магнитные квантовые числа т1
и
т2
соответственно. Тогда при переходе
электрона из состояния 1 в состояние 2
в магнитном поле
излучается
энергия частоты
.
где
-
частота спектральной линии в отсутствии
поля. Согласно правилу отбора
,
поэтому
для нормального триплета Зеемана
.
Расщепление
спектральных линий в электрическом
поле называется эффектом Штарка. Это
расщепление возникает в результате
взаимодействия дипольного момента
атома
с
внешним
полем. В результате такого взаимодействия
атомы приобретают дополнительную
энергию:
,
где
–поляризуемость
атома.