*六、反常塞曼效应

         在§17-1大家讨论了正常塞曼效应,也就是处于强磁场中的原子光谱线一分为三的现象。实验表明,如果原子在弱磁场的作用下,它的光谱线也会发生分裂,不过分裂数目不一定是三条。由于在电子自旋概念建立以前,对这种现象无法说明,故称反常塞曼效应。

         原子磁矩在外磁场的作用下产生了附加能量,正如以前所说,这种附加能量可以表示为

                   ,              (17-43)

式中q是总角动量J与外磁场B之间的夹角。J cosq 就是总角动量在外磁场方向上的分量,应具有量子化的性质,并只能取下列数值

                  .            (17-44)

即共有2j +1个可能值。将式(17-44)代入式(17-43),得

           .   (17-45)

                              图17-7 

可见,mj 有2j + 1个可能值,DE也相应地有2j +1个可能值。这表明,在无外磁场作用时的一个能级,当受到外磁场作用时附加了能量DE,因为DE有2j +1个不同的值,所以这个能级就分裂为2j +1个能级。让大家再来看一下钠原子的第一激发态的两个能级的情况。正如前面所说,由于自旋-轨道相互作用,钠原子的第一激发态能级出现了精细结构,即双层结构,并分别用 表示,这就是图17-7左侧的情况。在弱磁场作用下,凡是j ¹ 0的能级都将发生分裂。对于 能级,l = 1,s =1/2,j = 3/2,根据式(17-42)算得g = 4/3,mj = 3/2, 1/2, -1/2, -3/2,gmj = 6/3, 2/3, -2/3, -6/3,于是能级分裂为四层,能级间距都是4mBB/3,如图17-7右侧所示。对于 能级, l = 1, s =1/2,j = 1/2,可以算得g = 2/3,mj = ±1/2,gmj = ±1/3,于是能级分裂为二层,能级间距为2m BB/3。对于 能级, l = 0,s =1/2,j = 1/2,可以算得g = 2,mj = ±1/2,gmj = ±1,所以能级也分裂为二层,能级间距为2m BB。根据电偶极跃迁的选择定则

                 Dl = ±1,Dj = 0, ±1,Dm= 0, ±1,          (17-46)

钠黄光的这两条谱线,一条分裂为四条,另一条分裂为六条。

         这样,反常塞曼效应就得到了圆满的说明。

       
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