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一、正常 Zeeman 效应

6.2 正常 Zeeman 效应. 一、正常 Zeeman 效应. 原子中的电子 , 可近似看成在一个中心平均场中运动 , 能级一般有 m 简并 . 实验发现 , 把原子（光源）置于强磁场中 , 原子发出的每条光谱线都分裂为三条 , 此即 正常 Zeeman 效应. 在原子大小范围内 , 实验室里常用的磁场可视为均匀磁场 , 不依赖于电子的坐标. 设磁场为 B , 则相应的矢势 A 可取为. 取磁场方向为 z 轴方向，则. 对 碱金属原子 ，每个原子中只有一个价电子，在原子核及内层满壳层电子所产生的屏蔽库仑场中运动，价电子的 Hamilton 量可表示为.

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一、正常 Zeeman 效应

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  1. 6.2 正常Zeeman效应 • 一、正常Zeeman效应 原子中的电子,可近似看成在一个中心平均场中运动,能级一般有m简并.实验发现,把原子（光源）置于强磁场中,原子发出的每条光谱线都分裂为三条,此即正常Zeeman效应. 在原子大小范围内,实验室里常用的磁场可视为均匀磁场,不依赖于电子的坐标. 设磁场为B,则相应的矢势A可取为

  2. 取磁场方向为z轴方向，则 对碱金属原子，每个原子中只有一个价电子，在原子核及内层满壳层电子所产生的屏蔽库仑场中运动，价电子的Hamilton量可表示为

  3. 是角动量的 z 分量 式中 式(2)还比较复杂.根据物理实际,式(2)还可以化简. 在原子中， 实验室中的磁场强度 ,可以估算出(2)式中 因此可略去B2项

  4. 与外磁场(沿z方向)的相互作用 电子的轨道磁矩

  5. 二、加外磁场后的能级分裂 对碱金属原子，考虑加外场前后的球对称及守恒量

  6. 因此能量本征函数可以选为 的共同本征函数, 即 相应的能量本征值为

  7. 而 就是屏蔽Coulomb力场V(r)中粒子的能量本征方程 的能量本征值. 显然加外磁场前后的能级分裂情况是不一样的.

  8. 能级简并消除→能级发生分裂

  9. 设分裂后的相邻能级间距为 ,其中 ——Larmor频率. 由于能级分裂，相应的光谱线也发生分裂. 下图是钠原子光谱黄线在强磁场中的正常Zeeman分裂.

  10. 加强外磁场 无外磁场 原来的一条钠黄线(l≈5893Å)分裂成三条,角频率为 w ,w±wL.所以外磁场越强,则Zeeman分裂越大.

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