25. Атомның толық магниттік моменті. Ланде факторы.

Спиннің екі еселенген магнетизмі салдарынан толық моменттердің /L_J гиромагниттік қатынасы едәуір күрделенеді. Ол L, S және J кванттық сандарына тәуелді болады. Кванттық теорияда жүргізілген тиісті есептеу  магниттік моменті және оның z өсіне проекциясын табуға мүмкіндік берді:

, (8)

(9)

мұндағы g – Ланде факторы (көбейткіші).

Ланде факторы атомның векторлық моделінің көмегімен g- факторын есептеуге болады. Атомның векторлық моделіне сәйкес және векторлары, және , векторын тез айнала қозғалады.

.

26. Сыртқы магнит өрісінің атомға əсері. Зееман эффекті.

Егер атом не молекула сыртқы электр не магнит өрісіне орналастырылған болса, онда бұлардың энергия деңгейлері өзгереді. Энергетикалық деңгейлердің жіктелуі мен ығысуы магнит өрісі әсерінен болса, онда ол Зееман эффекті деп, ал электр өрісі әсерінен болса,онда Штарк эффекті деп аталады. Алғаш бұл құбылыстар спектрлік сызықтардың магнит өрісі әсерінен жіктелуі түрінде және электр өрісі әсерінен жіктелуі түрінде байқалған.

Квантмех.тұрғыдан бұл құбылыстардың мәнісі: Егер атом біртекті электр не магнит өрісінен орналастырылса, онда оқшау z бағыты пайда болады: электрондар енді сфералық симметриялы емес, аксиал симметриялы өрісте қозғалады. Сыртқы өріс бағытына толық моменттің проекциясы сақталатын болады.

Алдымен нәзік түзілісі жоқ (синглет) спектрлік сызықтардың зеемандық жіктелуін қарастырайық. Мұнда сызықтар қарапайым синглет деңгейлер (яғни толық спин S=0) арасындағы кванттық ауысулар нәтижесінде пайда болады. Осындай деңгейлер үшін g=1. Демек , формула мына түрге келеді өйткені S=0 болғандықтан, L=J, болады,ал

1- суретте L=1 және L=0күйлері арасындағы ауысу (P→S) үшін,ал 2-суретте L=2 және L=1 күйлері арасындағы ауысу (D→P) үшін деңгейлердің және спектрлік сызықтардың жіктелуі көрсетілген.

Магнит өрісі жоқта жиілігі жалғыз сызық байқалады. Өрісті қосқанда , сызықтан басқа ,бұған салыстырғанда симметриялы орналасқан жиіліктері: , екі сызық пайда болады.

27. Күрделі Зееман эффекті.

Алдымен нәзік түзілісі жоқ (синглет) спектрлік сызықтардың зеемандық жіктелуін қарастырайық. Мұндай сызықтар қарапайым синглет деңгейлер (яғни толық спин S=0) арасындағы кванттық көшулер нәтижесінде пайда болады. Осындай деңгейлер үшін g=1. Демек, (12.12) формула мына түрге келеді

(12.15)

Өйткені S=0 болғандықтан, L=J, m_J=m_L болады, ал m_L= L, L-1,..., - L.

12.3-суретте L=1 және L=0 күйлері арасындағы көшу (PS көшу) үшін деңгейлердің және спектрлік сызықтардың жіктелуі көрсетілген. Магнит өрісі жоқта жиілігі ₀ жалғыз сызық байқалады. Өрісті қосқанда, ₀ сызықтан басқа, бұ-ған салыстырғанда симметриялы орналасқан жиіліктері ₀+₀,₀-₀ екі сызық пайда болады.

Зееманның күрделі құбылысы. Нәзік түзілісі бар сызықтар магнит өрісінде үштен көп құраушыға жіктеледі;ал  жіктелу шамасы ₀ қалыпты (лоренцтік) ығысудың рационалдық бөлшегі ₀(а/в) болады; мұндағы а және в – бүтін кіші сандар. Спектрлік сызықтардың осындай жіктелуі Зееманның күрделі немесе аномаль құбылысы деп аталады.

Зееманның күрделі құбылысы деңгейлердің Е жіктелу шама-сының Ланде көбейткішіне тәуелді болуымен түсіндіріледі, яғни түптеп келгенде, электрон спинінің болуы және спиннің екі еселі магнетизмімен түсіндіріледі.

²Р_1/2деңгейі (L=1, S=1/2, J=1/2) үшін Е_Р1/2=g₂_БB мұнда g₂=2/3.

²Р_3/2 деңгейі (L=1, S=1/2, J=3/2) үшін Е_Р3/2=g₃_БB мұнда g₃=4/3.

Магнит өрісі жоқ кездегі бастапқы сызыққа салыстырғанда магнит өрісінде сызықтардың ығысуы мына өрнекпен анықталады:

²Р_3/2²S_1/2 сызығы үшін 12.5-суретте деңгейлер арасындағы көшулерді кескіндейтін түзулер бойынша тиісті сызықтар үшін айырмасын анықтауға болады.