Fysiikka

Zeeman-vaikutus, joka auttaa mittaamaan auringon magneettikenttää

Zeeman-vaikutus, joka auttaa mittaamaan auringon magneettikenttää


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.

1800-luvun lopulla Pieter Zeeman -niminen tiedemies poltti natriumia laboratoriossaan, kun teki löydön, joka levisi sähkömagneettisen kentän läpi koko historian ajan.

Polttamalla natriumia pullapolttimessa Zeeman havaitsi tämän elementin lähettämiä kirkkaita D-viivoja - lähinnä vain valonsäteiden spektriä, samanlaisia ​​kuin auringolta tulevat. Hän päätti altistaa palavan natriumin magneettikentälle ja havaitsi, että linjat laajenivat ja muuttuvat.

Zeeman oli havainnut, että sähkömagneettiset voimat voivat vaikuttaa valoon. Tätä kutsutaan edelleen nimellä Zeeman Effect. Sukellamme yksityiskohtiin ymmärtääksemme Pieter Zeemanin panoksen fysiikan kentälle sekä ymmärtääksemme, mikä tarkalleen ottaen Zeeman-vaikutus on.

Mikä on Zeeman-vaikutus?

Zeeman-vaikutus, selitettynä yksinkertaisesti, on spektriviivan jakaminen magneettikentän vaikutuksella. Spektriviivat palavassa natriumissa, kuten Zeemanin tekemä alkuperäinen koe, olivat hieman alle 600 nm. Tässä käyttötapauksessa linjat jakautuisivat staattisen magneettikentän altistumisen vuoksi, mikä tuottaa enemmän ja vähemmän energiajohtoa alkuperäisen lisäksi.

Mikä tarkalleen aiheuttaa tämän vuorovaikutuksen, on se, että staattinen magneettikenttä tuottaa vääntömomentin kvanttihiukkasille valossa vaikuttamalla näiden hiukkasten kulmamomenttiin.

Ymmärtämällä tämä vielä teknisemmällä tasolla, p-orbitaalilla, termillä, jota käytetään kuvaamaan todennäköisiä paikkoja, joissa elektroni voidaan löytää milloin tahansa, on kolme potentiaalista kvanttitilaa, joihin se voi degeneroitua ilman energian menetystä. Kuten aikaisemmin huomautimme, valojohtimien altistaminen staattiselle magneettikentälle tuottaa kolme erilaista energiatasoa, matalan, alkuperäisen ja korkean.

Jokaisella p-orbitaalin kvanttitilalla on myös magneettinen dipoli, joten kun magneettikenttä joutuu kosketuksiin kvanttitilojen kanssa, se erottaa ne kolmeksi eri energiatasoksi.

Yksi tiloista kohottaa linjan energiaa, toinen laskee energiaa ja toinen pysyy samalla energialla. Kun nämä kvanttitilat erottavat ja muuttavat energiaa, ne luovat kolme erilaista spektriviivaa, joilla on hieman erilainen energia.

Etkö vielä todellakaan seuraa? No, yhteenvetona juuri sanoin, se tunnetaan Zeeman-vaikutuksen yksinkertaisin tapaus, jota muuten kutsutaan nimellä Normal Zeeman -vaikutus.

LIITTYVÄT: MAGNEETTINEN TYÖKALU, joka POISTAA Taudit IHMISTUTKIMUKSESTA

Palataksemme todellisuuteen hetkeksi voimme ymmärtää, että Zeeman-vaikutus on valoaaltojen jakaminen erilaisiksi energioiksi staattisen magneettikentän voimien perusteella. Joten kuinka tämä on hyödyllistä?

Se on hyödyllinen alueilla, joilla meidän on mitattava magneettikentän intensiteetit.

Zeeman-ilmiö korreloi valoaaltojen aallonpituudet takaisin niiden aiheuttaman magneettikentän voimaan. Tämä tarkoittaa, että joillakin ei-niin yksinkertaisilla matematiikoilla tutkijat voivat laskea takaisin ja määrittää alkuperäisen Zeeman-vaikutuksen aiheuttaneen magneettikentän koon.

Elohopeahöyrylampun spektriviivat aallonpituudella 546,1 nm osoittavat epänormaalia Zeeman-vaikutusta alla olevassa kuvassa.
A. Ilman magneettikenttää
Magneettikentällä spektriviivat jakautuvat poikittaiseksi Zeeman-vaikutukseksi
C.Jaa magneettikentällä jaettu pituussuuntaisena Zeeman-vaikutuksena

Tämä on erityisen hyödyllistä tarkkailla ja tarkkailla auringon ja muiden plasmakappaleiden magneettikenttää. Tämä tulee esiin myös kunnioitetuissa spektroskopian muodoissa ja sitä käytetään jopa magneettikuvissa. On myös mahdollista, että linnut hyödyntävät Zeeman-vaikutusta saadakseen tarkemman valvonnan magneettikenttien muutoksesta.

Nyt kun olen tehnyt parhaani selittääkseni Zeeman-vaikutuksen ja sen käyttötarkoitukset, palataan takaisin sen löytöön ja katsotaan, mikä sai aikaan tämän tieteellisen periaatteen.

Kuinka Zeeman-ilmiö löydettiin?

1800-luvulla tutkijat alkoivat rikkoa koodia ja yhteyksiä sähkön, valon ja magneettisuuden välillä. Yksi tuolloin tämän parissa työskentelevistä huippututkijoista oli mies nimeltä Hendrik Lorentz. Lorentzilla olisi jatkossakin tärkeä rooli Zeeman-efektin löytämisessä, mutta hän johti myös erityisesti Einsteinin erityisen suhteellisuusteorian transformaatioyhtälöt.

Lorentz oli havainnut, että aineet lähettävät ja absorboivat valoa erilaisilla kiinteillä aallonpituuksilla. Pohjimmiltaan jokaisella olemassa olevalla aineella on erilainen ominaisvalonspektri, jonka se lähettää.

Vuonna 1986 Pieter Zeeman tutki, kuinka magneettikentät vaikuttivat valoon. yhdessä kokeissaan natriumin polttamiseksi valonlähteenä hän huomasi, että valospektrin viivat olivat jakautuneet useiksi viivoiksi altistettuaan sille magneettikentän.

LIITTYVÄT: Onko mahdollista, että olet allerginen langattomalle langalle?

Zeeman oli kokeilija tässä tapauksessa, joten ensimmäinen havaitsi ja huomasi vaikutuksen. Lorentz oli Zeemanin mentori tuolloin ja työskennellessään yhdessä ymmärsivät, että muutokset valojohdoissa voidaan selittää Lorentzin muotoilemalla elektroniteorialla.

Sen sijaan, että yrittäisin selittää itse elektroniteoriaa ja todennäköisesti estää sen, annan Lorentzin selittää sen itse Nobel-palkinnon hyväksymispuheessaan vuonna 1902.

"Kun professori Zeeman teki löytönsä, elektroniteoria oli pääpiirteiltään täydellinen ja pystyi tulkitsemaan uutta ilmiötä. Mies, joka on asuttanut koko maailman elektroneilla ja saanut ne sopeutumaan valolla, ei rypytä olettaen, että myös elektronit värisevät hehkuvan aineen hiukkasissa ja aiheuttavat valon emissiota. Värähtelevä elektroni muodostaa ikään kuin minuutin Hertzian-värähtelijän; sen vaikutus ympäröivään eetteriin on paljolti sama kuin se vaikutus, joka meillä on, kun tartumme venytetyn narun päähän ja asettamme tutut liikeaallot köyteen siirtämällä sitä edestakaisin. Mitä tulee voimaan, joka aiheuttaa muutoksen magneettikentän värähtelyissä, tämä on pohjimmiltaan voima, jonka ilmenemismuodot havaitsivat ensin Oersted, kun hän löysi virran vaikutuksen kompassineulaan. "

Jos et ole vielä ottanut sitä vastaan, Lorentz ja Zeeman voittivat Nobelin fysiikkapalkinnon vuonna 1902 Zeeman-teorian löytämisestä.

Tänään Zeeman-vaikutus auttaa fyysikkoja edelleen määrittämään atomien energiatason ja määrittämään niiden kulmamomentin. Se on hieno tapa tutkia ydin- ja muuta magneettista resonanssia. Lopuksi sitä käytetään tähtien magneettikenttien mittaamiseen.

Vaikka kaikki nämä kentät ovat todennäköisesti liian monimutkaisia, jotta voimme täysin ymmärtää, voimme myöntää, että Zeeman-vaikutus muutti käsitystämme magneettisen valon vuorovaikutuksesta ikuisesti.


Katso video: PAKASTUNUT PLANEETTA (Lokakuu 2022).