Эффект Пашена — Бака

Эффект Пашена — Бака состоит в том, что в сильных магнитных полях сложное зеемановское расщепление переходит в простое.[1] Открыт Фридрихом Пашеном и Эрнстом Баком в 1912 году.

Эффект Пашена — Бака наступает, когда напряжённость магнитного поля Н превышает величину, при которой расщепление уровней энергии (где  — магнетон Бора) становится больше, чем расщепление тонкой структуры. При этом магнитное поле разрушает связь между орбитальным () и спиновым () моментами. Когда , эффекты Пашена — Бака и Зеемана эквивалентны.

В условиях нарушения спин-орбитального взаимодействия внешним магнитным полем справедливо предположение . Это позволяет легко оценить средние ожидаемые значения и в состоянии . Энергии выражаются как

Несмотря на то, что LS-взаимодействие нарушено внешним магнитным полем, квантовые числа и , соответствующие проекциям магнитного и спинового моментов на магнитную ось, остаются "хорошими" квантовыми числами. Вместе с правилами отбора для электрических дипольных переходов, т.е. , это позволяет вообще игнорировать спиновую степень свободы. В результате в спектре остаются видимыми только три спектральные линии, отвечающие дипольному правилу отбора . Расщепление не зависит от рассматриваемых электронных энергий и конфигураций. В общем случае (когда ), эти три компоненты на самом деле представляют собой группы линий вследствие остаточного спин-орбитального взаимодействия.

В общем случае необходимо, помимо спин-орбитального взаимодействия, ещё учесть релятивистские поправки, которые имеют тот же порядок величины (тонкое расщепление). Теория возмущений первого порядка с этими поправками для атома водорода в пределе Пашена — Бака даёт[2]

где α — постоянная тонкой структуры, nглавное квантовое число, а lорбитальное квантовое число.

ИсточникиПравить

  1. Пашена - Бака эффект — статья из Большой советской энциклопедии
  2. Griffiths, David J. Introduction to Quantum Mechanics (неопр.). — 2nd. — Prentice Hall, 2004. — С. 247. — ISBN 0-13-111892-7.