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 <math> \Delta E = \mu_B H </math> (где <math> \mu_B </math> — магнетон Бора) становится больше, чем расщепление тонкой структуры. При этом магнитное поле разрушает связь между орбитальным (<math>\vec L</math>) и спиновым (<math>\vec S</math>) моментами. Когда <math>s = 0</math>, эффекты Пашена — Бака и Зеемана эквивалентны.
В условиях нарушения спин-орбитального взаимодействия внешним магнитным полем справедливо предположение <math>[H_{0}, S] = 0</math>. Это позволяет легко оценить средние ожидаемые значения <math>L_{z}</math> и <math>S_{z}</math> в состоянии <math>|\psi\rangle </math>. Энергии выражаются как
- <math> E_{z} = \langle \psi| \left( H_{0} + \frac{B_{z}\mu_B}{\hbar}(L_{z}+g_{s}S_z) \right) |\psi\rangle = E_{0} + B_z\mu_B (m_l + g_{s}m_s). </math>
Несмотря на то, что LS-взаимодействие нарушено внешним магнитным полем, квантовые числа <math>m_l</math> и <math>m_s</math>, соответствующие проекциям магнитного и спинового моментов на магнитную ось, остаются "хорошими" квантовыми числами. Вместе с правилами отбора для электрических дипольных переходов, т.е. <math>\Delta s = 0, \Delta m_s = 0, \Delta l = \pm 1, \Delta m_l = 0, \pm 1</math>, это позволяет вообще игнорировать спиновую степень свободы. В результате в спектре остаются видимыми только три спектральные линии, отвечающие дипольному правилу отбора <math>\Delta m_l = 0, \pm 1</math>. Расщепление <math>\Delta E = B \mu_B \Delta m_l</math> не зависит от рассматриваемых электронных энергий и конфигураций. В общем случае (когда <math>s \ne 0</math>), 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]
- <math> E_{z+fs} = E_{z} + \frac{\alpha^2}{2 n^3} \left[ \frac{3}{4n} - \left( \frac{l(l+1) - m_l m_s}{l(l+1/2)(l+1) } \right)\right], </math>
где α — постоянная тонкой структуры, n — главное квантовое число, а l — орбитальное квантовое число.
Источники
- ↑ Пашена - Бака эффект — статья из Большой советской энциклопедии.
- ↑ Griffiths, David J. Introduction to Quantum Mechanics. — 2nd. — Prentice Hall, 2004. — P. 247. — ISBN 0-13-111892-7.
Напишите отзыв о статье "Эффект Пашена — Бака"
Отрывок, характеризующий Эффект Пашена — Бака
– Как же изволите приказать? Завтра изволите ехать? – спросил Савельич.– Нет; я немножко отложу. Я тогда скажу. Ты меня извини за хлопоты, – сказал Пьер и, глядя на улыбку Савельича, подумал: «Как странно, однако, что он не знает, что теперь нет никакого Петербурга и что прежде всего надо, чтоб решилось то. Впрочем, он, верно, знает, но только притворяется. Поговорить с ним? Как он думает? – подумал Пьер. – Нет, после когда нибудь».
За завтраком Пьер сообщил княжне, что он был вчера у княжны Марьи и застал там, – можете себе представить кого? – Натали Ростову.
Княжна сделала вид, что она в этом известии не видит ничего более необыкновенного, как в том, что Пьер видел Анну Семеновну.
– Вы ее знаете? – спросил Пьер.
– Я видела княжну, – отвечала она. – Я слышала, что ее сватали за молодого Ростова. Это было бы очень хорошо для Ростовых; говорят, они совсем разорились.
– Нет, Ростову вы знаете?
– Слышала тогда только про эту историю. Очень жалко.
«Нет, она не понимает или притворяется, – подумал Пьер. – Лучше тоже не говорить ей».
Княжна также приготавливала провизию на дорогу Пьеру.
«Как они добры все, – думал Пьер, – что они теперь, когда уж наверное им это не может быть более интересно, занимаются всем этим. И все для меня; вот что удивительно».
В этот же день к Пьеру приехал полицеймейстер с предложением прислать доверенного в Грановитую палату для приема вещей, раздаваемых нынче владельцам.
«Вот и этот тоже, – думал Пьер, глядя в лицо полицеймейстера, – какой славный, красивый офицер и как добр! Теперь занимается такими пустяками. А еще говорят, что он не честен и пользуется. Какой вздор! А впрочем, отчего же ему и не пользоваться? Он так и воспитан. И все так делают. А такое приятное, доброе лицо, и улыбается, глядя на меня».
Пьер поехал обедать к княжне Марье.
Проезжая по улицам между пожарищами домов, он удивлялся красоте этих развалин. Печные трубы домов, отвалившиеся стены, живописно напоминая Рейн и Колизей, тянулись, скрывая друг друга, по обгорелым кварталам. Встречавшиеся извозчики и ездоки, плотники, рубившие срубы, торговки и лавочники, все с веселыми, сияющими лицами, взглядывали на Пьера и говорили как будто: «А, вот он! Посмотрим, что выйдет из этого».
При входе в дом княжны Марьи на Пьера нашло сомнение в справедливости того, что он был здесь вчера, виделся с Наташей и говорил с ней. «Может быть, это я выдумал. Может быть, я войду и никого не увижу». Но не успел он вступить в комнату, как уже во всем существе своем, по мгновенному лишению своей свободы, он почувствовал ее присутствие. Она была в том же черном платье с мягкими складками и так же причесана, как и вчера, но она была совсем другая. Если б она была такою вчера, когда он вошел в комнату, он бы не мог ни на мгновение не узнать ее.
