Podsumowanie W5:

1. Podsumowanie W5: Magnetyzm atomowy: efekt Zeemana • atom w polu magnetycznym • – dodatkowy człon w Hamiltonianie: • ef. Zeemana w słabym polu w sprzężeniu L-S: Wojciech Gawlik - Wstęp do Fizyki Atomowej, 2009/10. wykład 6

2. od lewej: Peter Zeeman, Albert Einstein, Paul Erhenfest (źródło: http://www.mlahanas.de/Physics/Bios/PieterZeeman.html) Wojciech Gawlik - Wstęp do Fizyki Atomowej, 2009/10. wykład 6

3. poprawka na oddz. z B: wprowadzamy poprawkęTLS ; + • Silne pole, tzn. TLS < W < TES → rach. zaburzeń Silne pola magnetyczne – ef. Paschena-Backa (sprzęż. L-S) • zaniedb. oddz. L • S hamiltonian H0+TES+ W, • bez pola, f. falowe {|k = |E0LS mLmS } – wartości wł. E0(2L+1)(2S+1) x zdegenerowane • w bazie |E0LS mLmS , Lzi Szsą diagonalne: np. konfiguracja p2 Wojciech Gawlik - Wstęp do Fizyki Atomowej, 2009/10. wykład 6

4. mS+mL to „dobra” liczba kwantowa Przykład efekt Paschena-Backa dla konfiguracji p2 +W H0+TES +TLS H0+TES +TLS +W Wojciech Gawlik - Wstęp do Fizyki Atomowej, 2009/10. wykład 6

5. nieliniowa zależność energii podpoziomu m od pola mgt. (konieczna dokładna diagonalizacja → oblicz. numeryczne) • reguły: 1)wartość mJjest zachowana B; 2) podpoziomy o tym samym mJ się nie przecinają (inne mogą) 3) podpoziomy o max. mJsię nie mieszają - zależą liniowo od B - zaburzenia od oddz. z polem i LS tego samego rzędu Trzeba stosować poprawkę Pola pośrednie bezpośrednio do H0+VES  J, mL, mS nie są dobrymi liczbami kwant. – W nie komutuje z J2ani z Lz , Sz . Komutuje z Jz=Lz+SzmJ=mS + mL to dobra liczba kwantowa Wojciech Gawlik - Wstęp do Fizyki Atomowej, 2009/10. wykład 6

6. a) efekt masy (normalny)  EM, M+1M –2 ważny dla lekkich atomów M+ M M (+ specyficzny efekt masy – zależny od korelacji elektronów) V(r) r VM+ M VM V VC pot. kulombowski Wpływ jądra na str. poz. elektronowych w atomie • skończona masa jądra efekt izotopowy: b) efekt objętościowy • ważny dla cięższych atomów • inf. o rozkładzie ładunku w jądrze Wojciech Gawlik - Wstęp do Fizyki Atomowej, 2009/10. wykład 6

7. I  0  (gI = jądrowy czynnik Landego) a = a(J) << WLS  5 4 3 2  2P3/2 F I=7/2 5a 4a 3a np. spin jądra struktura nadsubtelna (magnetyczna) (reg. interwałów)  Wojciech Gawlik - Wstęp do Fizyki Atomowej, 2009/10. wykład 6

8. 5a 4a 3a 5 4 3 2 7/28 b 13/28 b 5/28 b 15/28 b 2P3/2 F I=7/2  potrzebne pole niejednorodne;  Q 0 Q 0 niesferyczny rozkład ład. jądra  str. nadsubtelna (elektryczna) [Q =eQzz (I  1)] moment kwadrupolowy oddziałuje z gradientem pola trzeba L>0 Wojciech Gawlik - Wstęp do Fizyki Atomowej, 2009/10. wykład 6

9. tw. Wignera-Eckarta  W<< VIJ pola słabe: pola pośrednie: W >> VIJ pola silne: porówn. z ef. Paschena-Backa struktury nsbt.– ef. Backa-Goudsmita Efekt Zeemana H = H0+VES+VLS+VIJ+ W gJ1, gI10-3  dominuje pierwszy człon Wojciech Gawlik - Wstęp do Fizyki Atomowej, 2009/10. wykład 6

10. + I=1/2 3P0,1,2 ef. Zeemana ef. Backa-Goudsmita J=2 J=1 J=0 Wojciech Gawlik - Wstęp do Fizyki Atomowej, 2009/10. wykład 6

11. Stan J=0 rozszczepiony na 2 podpoz. (mI=1/2), rozszczepienie ~gI (b. małe i nie widoczne na rysunku) atom z I0 ma w b. silnym polu strukturę efektu P.-B. + str. nadsubtelną 3P0,1,2 bez str. nsbt.: Porównanie z ef. Paschena-Backa słabe pole silne pole ze str. nsbt.: Wojciech Gawlik - Wstęp do Fizyki Atomowej, 2009/10. wykład 6

12. jonizacja polowa: V=–eEzz V(r) V(z) z e– z z ion signal • indukowany moment elektr.: • oddz. atomu z polem E(model klasyczny): ionization field Ez [V/m] E z Atom w polu elektrycznym:  metoda detekcji wysoko wzbudzonych (rydbergowskich) stanów atomowych  Wojciech Gawlik - Wstęp do Fizyki Atomowej, 2009/10. wykład 6

13. 1 poprawka do en. stanu |k =|J, mJ, liniowy ef. Starka Parzystość: 2 poprawka: kwadratowy ef. Starka  + – – +  E = (R ’J – T ’J mJ2) Ez2 Nobel 1919 Efekt Starka:  W’k  0 dla stanów z określoną parzystością ! Ale! Gdy degeneracja przypadkowa – nieokreślona parzystość  liniowy efekt Starka możliwy jest w atomie H 106 V/cm 105 V/cm Wojciech Gawlik - Wstęp do Fizyki Atomowej, 2009/10. wykład 6