Efeito Zeemann

19 de abril, 2017 às 20:31 | Postado em Estrutura da matéria, Mecânica quântica

Prezado professor,

O efeito Zeemann nas linhas espectrais amarelas do sódio aparecem 2 linhas. Na presença de um campo magnético as linhas são multiplicadas. Por que essas linhas se multiplicam?

Inicialmente vamos imaginar o caso sem aplicação de campo magnético externo. O espectro de emissão do Na apresenta duas linhas próximas com comprimentos de onda aproximadamente iguais a 589,0 nm e 589,6 nm. Essas linhas são provenientes da transição eletrônica do nível 3p_3/2 para o nível 3s_1/2 (589,0 nm) e do nível 3p_1/2 para o nível 3s_1/2 (589,6 nm). Nesse caso, o desdobramento nos níveis 3p_3/2 e 3p_1/2 ocorre devido ao acoplamento spin-órbita.

Agora vamos imaginar a aplicação de um campo magnético externo. Nesse caso, além do desdobramento nos níveis de energia devido ao acoplamento spin-órbita, ocorrem desdobramentos adicionais nos níveis de energia eletrônicos, o que causa uma mudança no espectro de emissão do Na com as correspondentes linhas adicionais. Esse desdobramento ocorre devido ao Efeito Zeeman. Esse efeito é explicado considerando que existe uma variação em energia nos níveis eletrônicos dada por ΔE = -μ.B, onde μ é o momento de dipolo magnético total e B representa o campo magnético externo aplicado. O momento de dipolo magnético total é devido ao momento de dipolo magnético orbital e de spin. Assim, dependendo do momento de dipolo magnético orbital e de spin do elétron em um dado nível de energia surgem diferentes valores para ΔE, alterando o nível de energia do elétron no átomo e consequentemente gerando o desdobramento observado nas linhas de emissão. Demonstra-se que cada nível de energia será desdobrado em 2j + 1 componentes, onde j representa o momento angular total. Então, no caso do Na, temos o nível 3p_3/2 desdobrando-se em 2*(3/2) + 1 = 4 níveis de energia diferentes e os níveis 3p_1/2 e 3s_1/2 desdobrando-se em 2*(1/2) + 1 = 2 níveis de energia cada. Isso provoca 10 diferentes transições permitidas possíveis e, consequentemente, 10 diferentes linhas de emissão para esse caso.

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