3.13,14,15,16,17. Зееман және Штрак эффектері . Магниттік резонанас

Ядролық магниттік резонанас. Электрондық парамагниттік резонанас.

Резонанастық құбылыстардың қолданылуы және зерттеу әдістері.

Магнит өрісіндегі атомдардың , молекулалардың энергетикалық деңгейлерінің жіктелуі , олардың спектрлік сызықтарының жіктелуін тудырады. Бұл құбылысты 1896 ж П.Зееман ас тұзының шығаратын спектірін зерттей отырып ашқан. Зееман қолданған магнит өрісі 10⁴ Гс . Осы өрісте ең жарық спектр D сызықтың жіктелетінін көрді. Егер Na CL –дың сәулеленуін магнит өрісіне көлденең , перпендикуляр бағытта қарасақ (О₁О₂) бір D –сызықтың орнына үш сызық : (триплет ) көрінеді (3.20 а-сурет) .

Ортадағысы ығыспаған -компонент (құраушысы ) өріске парллель сызықты паляризацияланған, ал екі бүйіріндегі , бірдей арақашықтыққа ығысқан екеуі ( σ-компонентері ) өріске перпендикуляр бағытта сызықта поляризацияланған . Егер магнит өрісін қуа, параллель бағытта қарайтын болса , тек қана екі сызық (диблет) көрінеді ( 3.20 б-сурет ). Бұл құбылысты Земанның қалыпты (нормаль ) эффекті деп атайды. Кейіннен , күшті спектроскоптамен жүргізілген зерттеулеріне қарағанда жүктелудің үшеу емес одан да көбірек сызықтадың болатынына анықталды .

Кванттық теория тұрғысынан Зееман эффекті , алдында айтып кеткендей , электронның энергетикалық деңгейлерінің жіктелуіне байланысты . Зееманның қалыпты эффект үшін электрон тек орбиталық p_mL магнит моменті бар деп есептеледі.В индукциясы бар магнит өрісінде электрон қосымша ∆Е энергия алады:

∆E= -p_mB*B. (5.10)

p_mB магниттік моменттің магнит өрісіне проекциясы , p_mB=- мұнда m_L магниттік квантық сан . Сонда электронның алған қосымша энергиясы

∆E=- (5.11)

Бор магнетоны , В= . Егер магнит өрісі жоқ кездегі , атомдағы электронның d күйдегі энергиясы Е₁, магниттік кванттық санын m_L1 деп , ал энергия жағынан төменірек р күйдегі энергисының Е₂, квванттық санын m_L2 делік . Енді магнит өрісін еске алсақ , бірінші күй үшін электронның толық энергиясы Е₁^’= E₁+m_L1 екінші күй үшін E^’₂=E₂+m_L2 электрон бірінші күйден екінші күйге өткенде жарық шығарады, оның жиілігі

(5.11)

суретте , а) –магнит өрісі жоқ кезде (В=0)d күйден р күйге өткенде жиілікте жарық шығарылады; б) –сыртқы магнит өрісінің әсерінен энергетикалық деңгейлер жіктелген.Бір энергетикалық деңгейден екінші рұқсат етілген деңгейгеөту кезінде кванттық сандар ∆L=1 , ал ∆m_L=m_L1-m_L2=+1,0-1-ге тең болуы мүмкін.Міне Зееман триплеті үшін

яғни Зееман тәжірибесінде алған мәндер . Әлсіз магнит өрістерінде күрделі немесе аномальдық Зееман эфекті білінеді. Бұл құбылыста спектрлік сызықтар көптеген ∏ және σ компонентеріне бөлінеді. Олжағдай атомдағы электрон спинінің болуы және оған байланысты магниттік моменттің тууы спектрлік сызықтырдың көбеюіне әкеліп соғады. Магнит өрісі күшейген сайын көрші мултиплетердің спектрлік сызықтары бірігіп кетеді де баяғы өзімізге таныс үш триплетке әкеледі.

Электр өрісінің әсерінен болатын атомдардың, молекулалардың , кристалдардың энергетикалық деңгейлерінің жіктелуіне байланысты болатын спектрлік сызықтардың жіктелуіне байланысты болатын спектрлік сызықтардың жіктелуін және ығысуын 1913 ж И.Штарк байқаған. Сутегі атомының көрінетін спектрін (Бальмер сериясын ) зерттей отырып , олардың әр түрлі компоненттеріне бөлінетінін тапқан. Магнит өрісінде болатын Зееман эффекті де, электр өрісінің әсерінен қосымша энергия алған атом электрондарының энергетикалық деңгейлерінің жіктелуі және ығысуы.