73342 Obraz
1 (157)

Niezależnie od wartości częstości v w ustalonym polu magnetycznym B₀ wszystkie linie widmowe ulegają takiemu samemu przesunięciu 5v. Teoria i doświadczenie są tu całkowicie zgodne. Jeśli chodzi o polaryzację składowych Zeemana, to przewidujemy, że oscylator składowy elektronu 1 ma charakterystykę promieniowania taką jak dipol Hertza oscylujący w kierunku równoległym do B₀. W szczególności wektor E emitowanego promieniowania oscyluje w kierunku rówoległym do B₀, a natężenie promieniowania w kierunku B₀ jest równe zeru. Odpowiada to dokładnie wynikom doświadczalnym otrzymanym dla nieprzesuniętej składowej Zeemana, którą nazywamy też składową n (z ang. parallel, czyli równolegle). Jeśli promieniowanie oscylatorów składowych elektronu 2 i 3 obserwujemy w kierunku wyznaczonym przez B₀, to okazuje się ono spolaryzowane kołowo. Promieniowanie to, obserwowane w kierunku prostopadłym do B₀, jest spolaryzowane liniowo. Również te przewidywania są zgodne z wynikami doświadczeń. To promieniowanie oznaczamy <r⁺ i a^-, gdzie a oznacza prostopadłe (z niem. senkrecht), a znaki + i — wskazują wzrost lub spadek częstości. Promieniowanie <y⁺ jest spolaryzowane prawoskrętnie, aa" — lewoskrętnie. Kierunek ten jest określany względem linii sił pola B₀, a nie względem kierunku rozchodzenia się światła.

Różne polaryzacje składowych Zeemana są wykorzystywane w pompowaniu optycznym. W tej metodzie światło wzbudzające może być tak spolaryzone, aby selektywnie wzbudzać poszczególne poziomy Zeemana, powodując uporządkowanie orientacji spinu. Więcej na ten temat powiemy w p. 13.5.

13.3.3. Opis normalnego zjawiska Zeemana w modelu wektorowym

W poprzedniej części tego rozdziału przedstawiliśmy czysto klasyczny opis zjawiska Zeemana; zrobimy teraz pierwszy krok w kierunku opisu kwantowego.W tym celu wykorzystujemy model wektorowy wprowadzony w p. 12.2 (por. rys. 13.9 i 13.11; zauważmy, że rys. 13.11 przedstawia przypadek nieco bardziej skomplikowany, w którym rolę odgrywa magnetyzm zarówno spinowy, jak i orbitalny). Pełny opis kwantowy podamy w rozdziale 14. Wektor momentu pędu j oraz sprzężony z nim wektor momentu magnetycznego \ij wykonują razem precesję wokół osi wyznaczonej przez pole B₀. Dodatkowa, pochodząca od pola magnetycznego energia atomu jest wówczas równa (rozdz. 12 i rys. 13.9 oraz 13.11)

^vmj = (Hy)_z B₀ = +mjgjH_BB₀, m,    -j.    (13.12)

Rys. 13.9. Precesja J i fi wokół kierunku wyznaczonego przez pole zewnętrzne B„: normalne zjawisko Zeemana

245