Эффект Пашена — Бака
Материал из Википедии — свободной encyclopedia
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, n — главное квантовое число, а l — орбитальное квантовое число.