افتح القائمة الرئيسية

تغييرات

تم إضافة 200 بايت ، ‏ قبل 3 سنوات
ط
بوت: إصلاح التحويلات
'''تأثير زيمان''' هو ظاهرة إنشقاق خطوط [[طيف|الطيف]] لمصدر تحت تأثير [[حقل مغناطيسي|مجال مغناطيسي]] ثابت إلى عدة خطوط؛اي ان تأثير زيمتن يشق خطوط الطيف إلى خطوط متوازية عندما يوضع مصدر الضوء في مجال مغناطيسي شديد . وهو تاثير يرجع إلى العالم الهولندي [[بيتر زيمن|بيتر زيمان]] الذي اكتشف هذه الظاهرة في عام 1896م . وهذا التأثير مشابه لتأثير آخر يسمى [[تأثير شتارك]] وهو انشقاق خطوط الطيف إلي عدة خطوط في حالة تعرض مصدر الضوء إلى [[حقل كهربائي|مجال كهربائي]].
 
ويستخدم تأثير زيمان في تطبيقات عديدة في [[مطيافية الرنين المغناطيسي النووي|مطياف الرنين المغناطيسي]]، ومطياف رنين الدوران المغزلي للإلكترون، وفي [[تصوير بالرنين المغناطيسي|التصوير بالرنين المغناطيسي]] (MRI). وكثيرا ما يستخدم تأثير زيمان للتعيين الدقيق [[طيفمطيافية امتصاصيالامتصاص|للأطياف الامتصاصية]] للعناصر . وفي حالة قياس خطوط الطيف الامتصاصي، يسمى بتأثير زيمان العكسي.
 
[[ملف:Zeeman effect.png|left|330px| thumb | ظهور إنشقاق لخطوط الطيف عندما تتأثر بمجال مغناطيسي خارجي (أي عندما تكون B لاتساوي صفرا.)]]
=== مقدمة ===
 
توجد في الذرات توزيعات مختلفة [[إلكترون|للإلكترونات]] لها طاقة محددة ؛ تلك التوزيعات تشغل [[مستوى طاقة|مستويات للطاقة]] مختلفة. في الحالة المستقرة للذرة (الذرة غير مثارة) تشغل الإلكترونات [[حالة قاعية|مستويات قاعية]] ground state في الذرة تتميز بقلة طاقتها . وعند إثارة الذرة مثلا بواسطة الحرارة لإغن بعض الإلكترونات تترك حالها القاعية وترتفع إلى [[مستوى طاقة]] أعلى. لذلك تظهر بعد ذلك عدة قفزات للإلكترونات من مدارات أعلى للطاقة إلى مدار أقل طاقة ، تظهر متمثلة في خطوط في [[الطيفطيف (فيزياء)|طيفها]]. وفي وجود [[حقل مغناطيسي|مجال مغناطيسي]] خارجي تنشق تلك الخطوط ، حيث يتأثر كل إلكترون في الذرة بالمجال المغناطيسي الخارجي بطريقة مختلفة بحسب ، هل عزمه المغناطيسي موازيا للمجال المغناطيسي الخارجي أم أنه معكوس الاتجاه . هذا يعتمد على [[عدد كم مغزلي|عدد الكم المغزلي]] له . فالأعداد المغزلية المختلفة تُعبر عن حالات طاقة مختلفة . وعل الرغم من أنها فروقاً طفيفة في الطاقة، إلا أنها تؤدي إلى انقسام في خط الطيف ً تحت تأثير المجال المغناطيسي، فبدلا من ان يظهر انتقال إلكترون بين مستويين معينين للطاقة في هيئة خط واحد في الطيف ، فهو ينشق إلى خطين أو ثلاثة خطوط .
 
وطبقا للرسم التوضيحي، تتسم مستويات الطاقة للإلكترونات a, b, c بأن لها نفس الطاقة في غياب مجال مغناطيسي خارجي. كما ينطبق هذا أيضا علي مستويات الطاقة d, e, f التي توجد في حالة طاقة محددة منخفضة عن حالة a, b, c. وفي وجود المجال المغناطيسي تنشق مستويات الطاقة، وينتج عن ذلك أنه بينما كان يظهر لنا الإنتقال من a, b, c إلى d, e, f في خط واحد، يصبح لدينا عدة خطوط بسبب وجود عدد من الإنتقالات الممكنة بين a, b, c إلى المستويات d, e, f.
ولكن لا يمكن للإلكترون القفز (الإنتقال) إلى جميع المستويات المنخفضة d, e, f بلا إستثناء، وإنما هو محكوم بقفزات مسموحة وأخرى غير مسموحة، بحسب قاعدة لذلك (انظر أسفله).
 
ونظرا لأن مقدار الإنشقاق في خطوط الطيف تتناسب تناسباً طرديا ً مع شدة المجال المغناطيسي الخارجي، يستخدم علماء الفلك تـأثير زيمان في قياس المجالات المغناطيسية [[شمسالشمس|للشـمس]] والنجوم الأخرى ومقارنتها؛ وذلك عن طريق قياس انشقاق خطوط طيف الشمس التي نرصدها ونحللها.
 
== مثال : الانتقال الخاص بخط لايمان-ألفا في الهيدروجين ==
:<math>m_j= 3/2; 1/2; -1/2 ; -3/2</math>
 
حيث أن [[عدد كم مداري|عدد الكم المداري]] للإلكترون l=1 في المدار P ؛ و<math>m_j </math> للإلكترون وعدده المغزلي 1/2 .
 
وكما نرى يتشابك عزم المدار الذي يبلغ 1 مع العزم المغزلي الذي يبلغ 1/2 ، وتنتج من احتمالات التباديل والتوافيق بينهم الأربعة مستويات المبينة بالشكل (أزرق) ، مع الاخذ في الاعتبار الاتجاهات الكمومية إلى أعلى وإلى أسفل.
عن طريق رصد الشمس استطاع " جورج هيل" اكنشاف وجود مجالات مغناطيسية شديدة في البقع الشمسية . هذا ما تبينه الصورة إلى اليسار عبر أحد البقع الشمسية. على طول خط الطيف يزداد عرضا في منطقة البقعة الشمسية . ويظهر الخط خارج هذه البقعة كخط واضح دقيق .
 
المجال المغناطيسي على الشمس ;''B'' يبلغ 0,1&nbsp;[[تسلا (توضيح)|تسلا]] يتسبب في انشقال خطوط الطيف :
 
:<math>\Delta E = \mu_\mathrm{B} \cdot B = 5 \cdot 10^{-6}</math> [[إلكترون فولت|إلكترون فولط]]
 
وهو يتفاعل مع [[مغنطون بور]] للإلكترون <math>\mu_\mathrm{B}</math>.
 
الانشقاق الذي يحدث لخطوط الطيف يكون صغيرا جدا ويحتاج إلى [[مطياف]] دقيق يكون [[تباين (توضيح)| تباينه ]] أدق من 10<sup>−4</sup> لمشاهدته.
 
== أنظر أيضا ً ==
606٬816

تعديل