П ростой эффект Зеемана
Простой эффект Зеемана- расщепление спек-
тральной линии на три компоненты.
Простой эффект:
Присущ спектральным линиям, не имеющим тонкой структуры(такие линии возникают при переходах между синглентными уровнями
(S=0,
J=L,
).
,
где
возникает три компоненты, для которых
Сложный эффект Зеемана
Наряду с простым, наблюдается сложный эффект Зеемана- расщепление спектральной линии источника в магнитном поле на число компонент более трех.
Сложный эффект Зеемана:
связан с зависимостью расщепления уровней от множителя Ланде g (т.е. с наличием спина y ) ;
наблюдается в слабом магнитном поле.
Эффект Пашена-Бака
В сильном магнитном
поле связь между моментами
разрывается и по отношению к полю они
ведут себя независимо друг от друга. В
этом случае:
дополнительная энергия
действуют правила отбора:
;в результате наблюдается триплет, аналогично простому эффекту Зеемана.
Таким образом, для атомов с тонкой структурой по мере увеличения В поля наблюдается:
тонкое расщепление (В
);сложный эффект Зеемана (В мало);
эффект Пашена-Бака (В велико).
Наиболее сложная картина – 2)
Электронный парамагнитный резонанс
Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР) – явление перехода атома в пределах
одного уровня от одного подуровня к другому под одновременным воздейст-
вием внешнего магнитного поля В и электромагнитного излучения с часто-
той
(ЭПР открыл Е.К. Завойский в 1944 г.) .
Теория ЭПР:
У атома парамагнетика каждый уровень с квантовым числом Jрасщепляется в магнитном поле на 2J+1 подуровней (по числу возможных );
интервал между подуровнями
если на атом в таком состоянии направить ЭМВ с частотой
,
то под действием ее магнитной составляющей
(согласно правилам отбора) происходит
ЭПР.
С
хема
установки (радиоспектроскопа):
1 – образец парамагнетика , 2 – объемный резонатор , 3 – СВЧ-генератор, 4 – волновод,
5 – детектор , 6 – полюса электромагнита.
В
радиоспектроскопе применяют генератор
фиксированной частоты
и источник плавно регулируемого
магнитного поля В. При некотором значении
В детектор регистрирует резкое увеличение
поглощения образцом энергии СВЧ –
колебаний
(
λ
).
Эксперименты
с ЭПР дают возможность определить
величину
по
известным В и
По известному
можно вычислить магнитный момент атома
в состоянии с квантовым числом J.
Атомное ядро Некоторые сведения о ядре
Состав: ядро состоит из нуклонов (протоны и нейтроны).
Протон: несет положительный заряд е; обладает массой
;
спин S =
;
собственный магнитный момент
,
где
=5,05
– ядерный
магнетон
(единица измерения магнитных моментов
нуклонов).
=
;
собственный магнитный момент протона
в 660 раз меньше магнитного момента
электрона.
Нейтрон: заряд q=0; масса
=1838,68
=1,00898a.e.м=939,55
МэВ.
Магнитный
момент
,
т.е.
↑↓ «направлению» спина.
В свободном состоянии нейтрон нестабилен и распадается на протон, электрон и нейтрино:N →p+e+v
Основные характеристики ядра: Z и A.
Зарядовое число (или атомный номер) (Z)– количество протонов в ядре.
Заряд ядра q=Ze
Массовое
число (A)
– количество нуклонов в ядре. Символическое
обозначение химического элемента
.
Число нейтронов в ядре N
=
A-Z
Конкретные ядра (как и атомы), отличающиеся по составу, часто называют нуклидами.
Изотопы – ядра с одинаковым Z и разным А.
Изобары – ядра с одинаковым А и разным Z.
Атомы изотопов обладают очень близкими физико-химическими свойствами, однако наблюдаются и различия (особенно у изотопов:
).Атомы:
– обычный водород,
.Ядра:
;
:
Число изотопов у разных атомов различно.