در حال ویرایش اثر زیمان
هشدار: شما وارد نشده‌اید. نشانی آی‌پی شما برای عموم قابل مشاهده خواهد بود اگر هر تغییری ایجاد کنید. اگر وارد شوید یا یک حساب کاربری بسازید، ویرایش‌هایتان به نام کاربری‌تان نسبت داده خواهد شد، همراه با مزایای دیگر.
این ویرایش را می‌توان خنثی کرد.
لطفاً تفاوت زیر را بررسی کنید تا تأیید کنید که این چیزی است که می‌خواهید انجام دهید، سپس تغییرات زیر را ذخیره کنید تا خنثی‌سازی ویرایش را به پایان ببرید.
| نسخهٔ فعلی | متن شما | ||
| سطر ۳: | سطر ۳: | ||
[[پرونده:Zeeman_effect.svg|چپ|قاب|خط طیفی قبل از اعمال [[میدان مغناطیسی]] به صورت یک تک خط مشاهده می شود اما با اعمال میدان مغناطیسی ثابت به سه خط تقسیم می شود .]] | [[پرونده:Zeeman_effect.svg|چپ|قاب|خط طیفی قبل از اعمال [[میدان مغناطیسی]] به صورت یک تک خط مشاهده می شود اما با اعمال میدان مغناطیسی ثابت به سه خط تقسیم می شود .]] | ||
| − | در بیشتر [[اتم]]ها آرایش‌های [[الکترون]]ی بسیاری هستند که [[انرژی]] یکسانی دارند. ولی در حضور یک [[میدان مغناطیسی]] این واگنی به هم می‌خورد، زیرا | + | در بیشتر [[اتم]]ها آرایش‌های [[الکترون]]ی بسیاری هستند که [[انرژی]] یکسانی دارند. ولی در حضور یک [[میدان مغناطیسی]] این واگنی به هم می‌خورد، زیرا الکترون‌هایی که اعداد کوانتومی متفاوت دارند، از [[میدان مغناطیسی]] به شکل‌های متفاوتی اثر می‌پذیرند. از این رو، با این که در آغاز اتم‌های بسیاری انرژی یکسان داشتند، حالا انرژی‌های گوناگونی داریم و این باعث می‌شود خطوط طیفی تازه‌ای داشته باشیم که البته بسیار به هم نزدیک هستند. |
| − | + | اتم های برانگیخته روی[[ طول موج]]های مشخصی تابش موج الکترومغناطیسی می‌کنند. در چنین شرایطی با اعمال میدان مغناطیسی ثابت به آنها، هر کدام از این خطوط طیفی به چندین خط تبدیل می‌شوند ( تصویر 2). این اثر شکافته شدن خطوط طیفی در میدان مغناطیسی ثابت «اثر زیمان» نامیده می‌شود. اولین بار در سال ۱۸۹۵ میلادی لورنس در نظریه ی کلاسیک خود در مورد الکترون‌ها به این موضوع اشاره کرد و سالها بعد طی آزمایش‌های زیمان این اثر مشاهده شد. | |
[[پرونده:34061903685227074632.jpg||چپ|قاب]]{{-}} | [[پرونده:34061903685227074632.jpg||چپ|قاب]]{{-}} | ||
| سطر ۱۵: | سطر ۱۵: | ||
'''اهداف نظری''' | '''اهداف نظری''' | ||
| − | (در آزمایش اثر زیمان عرضی جهت دید عمود بر جهت | + | (در آزمایش اثر زیمان عرضی جهت دید عمود بر جهت میدان مغناطیسی و طولی جهت دید موازی با میدان مغناطیسی است) |
| سطر ۲۶: | سطر ۲۶: | ||
تعیین حالت قطبیدگی دو جزء خط دوم اثر عادی زیمان در حالت طولی | تعیین حالت قطبیدگی دو جزء خط دوم اثر عادی زیمان در حالت طولی | ||
| − | در آزمایش زیمان یک بار موازی جهت دید و بار دیگر عمود بر آن | + | در آزمایش زیمان یک بار موازی جهت دید و بار دیگر عمود بر آن اتم‌های گاز برانگیخته در میدان مغناطیسی ثابت بسیار بزرگی قرار می‌گیرند. در هر دو حالت خطوط طیفی از هم باز می‌شوند و هر خط به صورت چند خط نزدیک به هم به نظر می‌رسد و هر خط از این خطوط ایجاد شده یک جزء زیمان نامیده می‌شود. پس از آزمایش‌های زیمان الگوهای پیچیده‌تری از اثر زیمان مشاهده شد که «'''اثر غیر عادی زیمان'''» نامیده می‌شوند. |
| − | سر انجام در سال ۱۹۲۵ میلادی گرد اسمیت و الن بک برای توضیح اثر غیر عادی زیمان نظریه‌ی جدید در مورد | + | سر انجام در سال ۱۹۲۵ میلادی گرد اسمیت و الن بک برای توضیح اثر غیر عادی زیمان نظریه‌ی جدید در مورد الکترون مطرح کردند که در آن بحث در مورد اسپین الکترون شده بود. طبق به این نظریه اثر عادی زیمان حالت خاصی از اثر غیر عادی زیمان می‌باشد و تفاوت آنها در اندازه‌ی اسپین الکترون‌های برانگیخته تولید کننده خطوط طیفی است. |
| − | گشتاور زاویه‌ای کل | + | گشتاور زاویه‌ای کل الکترون از برآیند گشتاور حاصل از اسپین و حرکت به دور هسته ایجاد می‌شود: |
| سطر ۴۰: | سطر ۴۰: | ||
| − | گشتاور زاویه‌ای کل | + | گشتاور زاویه‌ای کل الکترون = J |
| − | گشتاور زاویه‌ای مداری (گردش | + | گشتاور زاویه‌ای مداری (گردش الکترون به دور هسته) = L |
| − | + | اسپین الکترون (دوران الکترون به دور خود) = S | |
در اثر عادی زیمان مربوط به گذارهای با حالت S = 0 است. بنابراین معادله‌ی گشتاور زاویه‌ای به صورت زیر خلاصه می‌شود: | در اثر عادی زیمان مربوط به گذارهای با حالت S = 0 است. بنابراین معادله‌ی گشتاور زاویه‌ای به صورت زیر خلاصه می‌شود: | ||
| سطر ۷۵: | سطر ۷۵: | ||
| − | + | بار الکتریکی الکترون =e | |
| − | + | جرم الکترون =me | |
| − | از دیدگاه | + | از دیدگاه فیزیک کلاسیک با اعمال میدان مغناطیسی خارجی B، انرژی گشتاور مغناطیسی برابر خواهد بود با: |
| سطر ۸۶: | سطر ۸۶: | ||
| − | طبق این رابطه با تغییر پوسته‌ی B | + | طبق این رابطه با تغییر پوسته‌ی B انرژی E نیز پیوسته تغییر خواهد کرد و گسسته شدن خطوط طیفی در آزمایش زیمان دقیقا عکس این قضیه را نشان می‌دهد، پس فیزیک کلاسیک روش مناسبی برای بررسی انرژی گشتاور نیست از این رو از فیزیک کوانتوم استفاده می‌شود. |
| − | به صورت فرضی جهت اعمال B هم جهت با محور z در نظر گرفته می‌شود، بنابراین طبق | + | به صورت فرضی جهت اعمال B هم جهت با محور z در نظر گرفته می‌شود، بنابراین طبق فیزیک کوانتوم مؤلفه‌ی گشتاور زاویه‌ای کل در جهت B به صورت زیر محاسبه می‌شود: |
| سطر ۱۱۱: | سطر ۱۱۱: | ||
| − | اختلاف | + | اختلاف انرژی بین دو جزء MJ و MJ+1 برابر است با: |
| سطر ۱۲۰: | سطر ۱۲۰: | ||
| − | برای مثال یکی از خطوط | + | برای مثال یکی از خطوط طیفی کادمیم دارای طول موج مشخصات زیر است: |
| سطر ۱۲۸: | سطر ۱۲۸: | ||
| − | این خط طیفی مربوط به گذار | + | این خط طیفی مربوط به گذار الکترون‌ها از تراز 1D2 به تراز 1P1 در لایه پنج است (تصویر ۲). 1D2 دارای J=2 و S=0 و 1P1 دارای J=1 و S=0 می‌باشد. |
| سطر ۱۴۲: | سطر ۱۴۲: | ||
| − | پس خط | + | پس خط طیفی فوق مربوط به گذار الکترون از تراز پنج به تراز سوم این لایه است. با اعمال B تراز 1D2 به پنج و 1P1 به سه جزء زیمان تقسیم می‌شود. |
| − | همانطور که در تصویر نشان داده شده است در این حالت تنها بین | + | همانطور که در تصویر نشان داده شده است در این حالت تنها بین اجزاء خاصی گذار انجام می‌شود، بنابراین برای سه دسته اختلاف MJ یا به عبارت دیکر ΔMJ گذار رخ می‌دهد. |
| − | == | + | == طیف نمایی اجزاء زیمان == |
| − | با اعمال B اختلاف | + | با اعمال B اختلاف انرژی ایجاد شده بین اجزا زیمان بسیار کم است و در نتیجه اختلاف طول موج گذارهای مختلف بسیار کوچک خواهد بود. از این رو برای تفکیک موج تابش شده از این گذارها نیاز به یک دستگاه اپتیکی قوی است. به کمک یک منشور قوی می‌توان پرتوهای با طول موج متفاوت را از هم تفکیک کرد، اما به دلیل اختلاف بسیار کم طول موج گذارهای بین اجزاء زیمان باید از یک منشور بسیار بزرگ و دقیق استفاده کرد. راه دیگر اتصال مقطع یک منشور به یک صفحه‌ی شیشه‌ای بلند به نام صفحه‌ی لومر - گرکه است. در این حالت پس از جدا سازی پرتوها در منشور، طی بازتاب‌های پی در پی در این صفحه اختلاف راه نوری بین آنها بیشتر شده و به راحتی با یک دستگاه اپتیکی کوچک نیز قابل رویت خواهند بود. |
| سطر ۱۵۵: | سطر ۱۵۵: | ||
| − | اختلاف راه | + | اختلاف راه نوری بین پرتوها پس از خروج از صفحه لومر - گرکه به صورت زیر محاسبه می‌شود: |
| سطر ۱۷۲: | سطر ۱۷۲: | ||
ترتیب تداخل k | ترتیب تداخل k | ||
| − | + | طول موج پرتو λ | |
اختلاف Δλ به صورت اختلاف Δαk پرتوهای خروجی ظاهر می‌شود. بنابراین سه پرتو موازی ورودی به صورت سه پرتو غیر موازی خارج می‌شوند. | اختلاف Δλ به صورت اختلاف Δαk پرتوهای خروجی ظاهر می‌شود. بنابراین سه پرتو موازی ورودی به صورت سه پرتو غیر موازی خارج می‌شوند. | ||
