Zemanov efekat

Zemanov efekat predstavlja fenomen cepanja spektralne linije u magnetnom polju. Efekat nosi ime po njegovom pronalazaču, holadnskom fizičaru Zemanu. Efekat je objasnio Lorenc za šta je sa Zemanom podelio Nobelovu nagradu za fiziku 1902. godine.

Efekat je posledica postojanja elektronskih stanja čija energija zavisi od magnetnog polja, odnosno od magnetnog kvantnog broja. Van magnetnog polja sva stanja imaju jednake energije, te pošto energija ne određuje stanje jednoznačno, kaže se da su stanja degenerisana. U magnetnom polju dolazi do uklanjanja degeneracije, te zavisno od vrednosti magnetnog kvantnog broja svakom različitom stanju se dodaje ili oduzima mala različita količina energije što se ispoljava u spektrima kao cepanje spektralnih linija na više komponenata.

Zemanov efekat u magnetnom polju je analogan Štarkovom efektu u električnom polju. Inverzni Zemanov efekat je efekat cepanja apsorpcionih linija u magnetnom polju, za razliku od spektralnih linija koje su emisione.

Normalni Zemanov efekat

Normalni Zemanov efekat podrazumeva uklanjanje degeneracije energije u spoljašnjem magnetnom polju kada se 2l+1 stanja sa istom energijom raslojavaju tako da se svaka dva stanja razlikuju za istu malu vrednost energije, u zavisnosti od magnetnog kvantnog broja koji karakteriše svako stanje. Razlika energije između dve susedne razdvojene spektralne linije je μ_BB, gde je B intenzitet spoljašnjeg magnetnog polja, a μ_B je Borov magneton.

Cepanje kod normalnog Zemanovog efekta zavisi samo od kvantnog broja m, a ne zavisi od kvantnih brojeva n i l.

Primena

Zemanov efekat na spektralnoj liniji sa Sunčeve pege.

Nuklearna magnetna rezonancija se zasniva na Zemanovom efektu s jedinom razlikom što se radi o energijskim nivoima atomskih jezgara umesto elektrona. Magnetno polje uklanja degeneraciju spinskih stanja i prvobitni zajednički nivo se cepa na nekoliko komponenata.

Zemanov efekat ima veliki značaj u modernoj astrofizici jer njegovim opažanjem i merenjem u spektrima zvezda može da se odredi magnetna indukcija na površini tih nebeskih tela.

Zemanov efekat predstavlja osnovu za kvantno-mehaničko objašnjenje Faradejevog efekta.

Vidi još

• Štarkov efekat

Literatura

• Demtroder, Wolfagang (2005). Atoms, Molecules and Photons. Springer. str. 166—168. ISBN 978-3-540-20631-6. 
• P. Zeeman, Phil.Mag. 43, 226 (1897)
• Macura, S.; Radić-Perić J. (2004). Atomistika. Beograd: Fakultet za fizičku hemiju Univerziteta u Beogradu, Službeni list. str. 215.