1.4.1. Қысқаша теориялық кіріспе Атомның магниттік моменті Орбиталық магнитік момент. Атомның Lмеханикалық моментімен магниттік момент байланысқан болады. Сонда L және шамалары бір-бірінен тұрақты көбейткішпен ғана өзгеше болатындықтан, бұлардың қасиеттері ұқсас: магниттік және механикалық моменттер бірдей ережелер бойынша квантталады.
Стационарлық күйде тек L магниттік моменті модулінің және оның проекциялары біреуінің кез келген z өсіне проекциясының нақты мәндері болады. Атомның LL орбиталық механикалық моменті және оның z өсіне LLz проекциясы:
. (1.4.1)
Атомның орбиталық магниттік моменті және оның z осіне проекциясы:
(1.4.2)
(1.4.3)
Спиндік магниттік момент және оның z өсіне проекциясы:
(1.4.4)
(1.4.5)
(1.4.4) және (1.4.5) теңделеурінен анықталады, мұндағы – Бор магнетоны.
S = 1/2 болғанда (бір электрон жағдайы) mS = +1/2 және -1/2.
Атомның толық магниттік моменті және оның z өсіне проекциясы:
(1.4.6)
, (1.4.7)
Мұндағы g – Ланде факторы (көбейткіші):
. (1.4.8)
Магнит өрісінің атомға әсері Зееман эффекті: Магнит өрісінде атомдардың энергетикалық деңгейлерінің жіктелуінен спектрлік сызықтардың жіктелуі.
Сызықтардың жіктелуі энергетикалық деңгейлердің жіктелуімен байланысты, өйткені магниттік моменті бар атом магнит өрісінде мынадай қосымша энергия қабылдайды:
, (1.4.9)
мұндағы – атомның толық магниттік моментінің өріс бағытына проекциясы. (1.4.7) формуланы ескеріп, әрбір деңгейшенің энергиясы үшін
(1.4.10)
өрнегін жазамыз, мұндағы Е0 – магнит өрісі жоқ жағдайдағы деңгейдің энергиясы.
Осыдан кванттық саны J деңгейдің магнит өрісінде бір-бірінен бірдей қашықтықта орналасқан 2J+1 деңгейшелерге жіктелетіндігі келіп шығады және жіктелу шамасы g Ланде көбейткішінен тәуелді болады, яғни көрші деңгейшелердің Е аралығы g-ға пропорционал: Еg болады. Сонымен, магнит өрісі деңгейлерді жіктеу нәтижесінде mJ бойынша азғындалуды жояды.
Әр түрлі деңгейлерге жататын деңгейшелер арасында mJ кванттық саны үшін мына сұрыптау ережелері
(1.4.11)
орындалатын кванттық ауысулар ғана мүмкін болады. -ге сәйкес құраушылар -, ал -ге сәйкес құраушылар - құраушылар деп аталады. Магнит өрісіне перпендикуляр бақылағанда -де -да құраушылар көрінеді. Магнит өрісі бойымен бақылағанда -құраушылар ғана көрінеді.
Жиілігі 0 спектрлік сызықтың зеемандық құраушыларының жиілігі:
формуласымен анықталады.
(1.4.10) өрнегіне сәйкес, ығыспаған сызыққа қатысты магнит өрісінде -зеемандық ығысу:
