帕邢-巴克效应

更新时间:2024-07-02 07:03

在磁场非常强的情况下,反常塞曼效应会重新表现为正常塞曼效应,也就是说,谱线的多重分裂会重新表现为三重分裂,这是帕邢和巴克分别于1912和1913年发现的,故名帕邢-巴克效应。

原理

当外磁场强度大于几千高斯时,外磁场的作用超过电子轨道(L)和自旋(S)之间的耦合作用。这时,L和S之间的相互作用可以忽略。在这种情况下,能级分裂的近似表达式可以写作:

式中量子数和分别为和在外磁场方向的投影,为电子电荷,为普朗克常数,为外磁场强度,为电子质量,为光速。根据选择定则,和。因此,相应的频率分裂为

但在很强磁场的情况下,谱线的分裂状况又回到正常塞曼效应的情况。帕邢- 巴克效应还只是在实验室中才能观测到。

条件

只有当外磁场的强度比较弱,不足以破坏自旋-轨道耦合时才会出现反常塞曼效应,这时自旋角动量和轨道角动量分别围绕总角动量作快速进动,总角动量绕外磁场作慢速进动。当磁场很强时,自旋角动量和轨道角动量不再合成总角动量,而是分别围绕外磁场进动。这时反常塞曼效应被帕邢-巴克效应所取代,其效果是恢复到正常塞曼效应,即谱线分裂成3条,相互之间间隔一个洛伦兹单位。这里磁场的“强”与“弱”是相对的,例如3T的磁场对于钠589.6nm和589.0nm的双重线是弱磁场,不会引起帕邢-巴克效应,但对于锂的670.785nm和670.800nm的双重线是强磁场,足够观察到帕邢-巴克效应。

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