Fizika

Zeemano efektas, padedantis išmatuoti magnetinį saulės lauką

Zeemano efektas, padedantis išmatuoti magnetinį saulės lauką


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Devintojo dešimtmečio pabaigoje mokslininkas, vardu Pieteris Zeemanas, savo laboratorijoje degino natrį, kai padarė atradimą, kuris visą likusį istoriją plinta per elektromagnetikos lauką.

Degindamas natris ant bandelių degiklio, Zeemanas stebėjo ryškias D linijas, kurias skleidžia šis elementas - iš esmės tik šviesos spindulių spektrą, panašų į tuos, kurie sklinda iš Saulės. Jis nusprendė deginantį natrį paveikti magnetiniu lauku ir pastebėjo, kad linijos išsiplėtė ir pasikeitė.

Zeemanas atrado, kad elektromagnetinės jėgos gali paveikti šviesą. Toliau tai būtų žinoma kaip Zeemano efektas. Norėdami suprasti Pieterio Zeemano indėlį į fizikos sritį ir suprasti, kas tiksliai yra Zeemano efektas, pasinerkime į išsamesnę informaciją.

Kas yra „Zeeman“ efektas?

Zeemano efektas, paaiškinamas paprastai, yra spektro linijos padalijimas magnetinio lauko įtaka. Spektro linijos deginant natrį, kaip ir pradinis Zeemano atliktas eksperimentas, buvo šiek tiek mažesnės nei 600 nm. Tokiu atveju linijos būtų padalintos dėl to, kad veikiamas statinis magnetinis laukas, generuojantis daugiau ir mažiau energinę liniją, be originalo.

Tai, kas būtent sukelia šią sąveiką, yra tai, kad statinis magnetinis laukas kvantinių dalelių šviesoje sukelia sukimo momentą, paveikdamas šių dalelių kampinį impulsą.

Suprantant tai dar techniškesniu lygmeniu, p orbita, terminas, vartojamas apibūdinti tikėtinas vietas, kurias elektroną galima rasti bet kuriuo metu, turi tris potencialias kvantines būsenas, į kurias jis gali išsigimti be energijos nuostolių. Tačiau, kaip jau minėjome anksčiau, šviesos linijų veikimas statiniu magnetiniu lauku sukelia tris skirtingus energijos lygius: žemą, originalų ir aukštą.

Kiekviena p orbitos kvantinė būsena taip pat turi magnetinį dipolį, todėl magnetinis laukas, kontaktuodamas su kvantinėmis būsenomis, juos išskiria į tris skirtingus energijos lygius.

Viena iš būsenų padidina linijos energiją, viena sumažina energiją, o kita lieka ta pati energija. Kai šios kvantinės būsenos atsiskiria ir keičia energijas, jos sukuria tris skirtingas, šiek tiek skirtingos energijos spektrines linijas.

Vis dar nelabai seki? Na, apibendrinant tai, ką ką tik pasakiau, tai vadinama paprasčiausiu Zeeman efekto atveju, kitaip vadinamu Normal Zeeman efektu.

SUSIJEDS: MAGNETINIS ĮRANKIS, KURIS PAŠALINA LIGAS IŠ ŽMOGAUS BANDOMOJO KRAUJO

Sekundei grįžę į realybę galime suprasti, kad Zeemano efektas yra šviesos bangų skaidymasis į skirtingas energijas, pagrįstas statinio magnetinio lauko jėgomis. Taigi kuo tai naudinga?

Tai naudinga tose srityse, kur turime matuoti magnetinio lauko intensyvumą.

Zeemano efektas koreliuoja šviesos bangų bangos ilgius su jas sukėlusio magnetinio lauko jėga. Tai reiškia, kad taikant ne tokią paprastą matematiką mokslininkai gali apskaičiuoti ir nustatyti pirminio magnetinio lauko, kuris visų pirma sukėlė Zeemano efektą, dydį.

Gyvsidabrio garų lempos spektrinės linijos 546,1 nm bangos ilgiu rodo žemiau esančiame paveikslėlyje anomalinį Zeemano efektą.
A. Be magnetinio lauko
B. Turint magnetinį lauką, spektrinės linijos skyla kaip skersinis Zeemano efektas
C. Su magnetiniu lauku padalykite kaip išilginį Zeemano efektą

Tai ypač naudinga stebint ir stebint saulės ir kitų plazmos kūnų magnetinį lauką. Tai taip pat yra svarbi atliekant spektroskopijos formas ir netgi naudojama MRT. Taip pat yra tikimybė, kad paukščiai pasinaudos Zeeman efektu, kad galėtų atidžiau stebėti, kaip keičiasi magnetiniai laukai.

Dabar, kai padariau viską, kad paaiškinčiau „Zeeman“ efektą ir jo naudojimą, grįžkime prie jo atradimo ir pažiūrėkime, kas sukėlė šį mokslinį principą.

Kaip buvo atrastas Zeemano efektas?

XIX amžiuje mokslininkai pirmą kartą pradėjo nulaužti kodą ir ryšius tarp elektros, šviesos ir magnetizmo. Vienas iš geriausių tuo metu tuo užsiimančių mokslininkų buvo žmogus Hendriko Lorentzo vardu. Lorentzas ir toliau vaidins lemiamą vaidmenį atrandant Zeemano efektą, tačiau jis taip pat ypač išvedė Einšteino specialiosios reliatyvumo teorijos transformacijos lygtis.

Lorentzas nustatė, kad medžiagos skleidžia ir sugeria šviesą esant skirtingiems fiksuoto bangos ilgiams. Iš esmės kiekviena egzistuojanti medžiaga turi skirtingą būdingą šviesos spektrą, kurį ji skleidžia.

1986 metais Pieteris Zeemanas tyrė, kaip šviesą paveikė magnetiniai laukai. atlikdamas vieną iš eksperimentų su deginančiu natriu kaip šviesos šaltiniu, jis pastebėjo, kad šviesos spektro linijos, padalinusios ją į magnetinį lauką, suskilo į kelias linijas.

SUSIJEDS: AR GALIMA JŪS BŪTI ALERGINIS WI-FI?

Šiuo atveju eksperimentatorius buvo Zeemanas, todėl pirmasis pastebėjo ir pastebėjo efektą. Tuo metu Lorentzas buvo Zeemano mentorius ir dirbdami kartu suprato, kad šviesos linijų pokyčius galima paaiškinti Lorentzo suformuota elektronų teorija.

Užuot bandęs pats paaiškinti elektronų teoriją ir, tikėtina, ją sugadinsiu, leisiu Lorentzui pačiam paaiškinti savo Nobelio premijos priėmimo kalboje, pasakytoje 1902 m.

„Kai prof. Zeemanas padarė savo atradimą, elektronų teorija buvo išsamus savo pagrindinėmis savybėmis ir sugebėjo interpretuoti naują reiškinį. Žmogus, apėmęs visą pasaulį elektronais ir privertęs juos sukibti su šviesa, nesiskundžia manydamas, kad elektronai taip pat vibruoja kaitinamosios medžiagos dalelėse ir sukelia šviesos spinduliavimą. Virpantis elektronas yra tarsi minutinis hercinis vibratorius; jo poveikis aplinkiniam eteriui yra beveik toks pat, kaip ir tada, kai mes laikomės ištemptos virvelės galo ir virvėje pastatydami pažįstamas judėjimo bangas judėdami pirmyn ir atgal. Kalbant apie jėgą, sukeliančią magnetinio lauko vibracijų pasikeitimą, iš esmės tai yra jėga, kurios apraiškas pirmiausia pastebėjo Oerstedas, atradęs srovės poveikį kompaso adatai “.

Jei dar to nepadarėte, Lorentzas ir Zeemanas 1902 metais laimėjo Nobelio fizikos premiją už Zeemano teorijos atradimą.

Šiandien Zeemano efektas ir toliau padeda fizikams nustatyti energijos lygį atomuose ir nustatyti jų kampinį impulsą. Tai puikus būdas tirti branduolinį ir kitą magnetinį rezonansą. Galiausiai jis naudojamas žvaigždžių magnetiniams laukams matuoti.

Nors visi šie laukai yra per daug sudėtingi, kad galėtume juos visiškai suprasti, galime pripažinti, kad Zeemano efektas visam laikui pakeitė mūsų supratimą apie magnetinę ir šviesos sąveiką.


Žiūrėti video įrašą: What is Electric Current? (Spalio Mėn 2022).