Normaler Zeeman-Effekt

Der Zeeman-Effekt beschreibt die Aufspaltung von Spektrallinien unter Einwirkung eines äußeren Magnetfeldes auf das emittierende Atom. Die Aufspaltung der Spektrallinien wurde erstmals von dem Physiker Pieter Zeeman 1896 bei der Untersuchung der Spektrallinien von Natrium unter dem Einfluss eines äußeren Magnetfeldes beobachtet. Die Auswirkungen des Effekts sind klein und erfordert für deren Untersuchung Spektralapparate mit sehr hoher Auflösung. Schon kurz nach der Entdeckung konnte Hendrik Antoon Lorentz den Zeeman-Effekt mit der klassischen Elektronentheorie weitgehend erklären, auch wenn erst die Quantenmechanik eine vollständige Beschreibung liefert. Im Folgenden wird die Betrachtung auf den normalen Zeeman-Effekt eingeschränkt, der nur auftritt, wenn sich der Gesamtspin aller Elektronen eines Atoms zu Null addiert. Ein von außen angelegtes Magnetfeld wirkt dann nur noch auf den Bahndrehimpuls der Elektronen.

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Wasserstoffatome im Magnetfeld: Zeeman- oder Paschen-Back-Effekt?

Befinden sich Wasserstoffatome in einem Magnetfeld, so spalten die Emissionslinien aufgrund des Zeeman-Effekts oder Paschen-Back-Effekts auf. Im Folgenden soll untersucht werden, ob die Aufspaltung der H_\alpha-Linie (n = 2 \leftarrow n = 3) bei Wasserstoffatomen, die sich in einem Magnetfeld von B = 4,734 T durch den anormalen Zeeman-Effekt oder Paschen-Back-Effekt verursacht wird. (mehr …)

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Zeeman-Effekt

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315 – Messung des HFS-Intervallfaktors an quasi-freiem atomaren Wasserstoff

Ziel dieses Versuchs ist die Bestimmung des Hyperfeinstruktur-Intervallfaktors von quasifreiem, atomaren Wasserstoff im Rahmen des Fortgeschrittenen-Praktikums an der Ruhr-Universität Bochum. Dabei bedienen wir uns eines computergestützten Elektronen-Spin-Resonanz-Spektrometers (ESP). Vor Beginn der eigentlichen Messung wird zunächst das Magnetfeld mit Hilfe einer Kalibriersubstanz kalibriert. Anschließend wird eine Übersichtsspektrum der gefrorenen Ammoniak-Probe, in die die Wassersto atome eingebettet sind, aufgenommen. Entsprechend dieser Daten werden die Magnetfeldbereiche für die Resonanzlinien des atomaren Wassersto s ermittelt und ihre Spektren detailliert aufgenommen. Der Intervallfaktor wird anschließend numerisch sowie iterativ berechnet und die Gültigkeit der Breit-Rabi-Formel verifiziert.

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204 – Zeeman-Effekt

Im Versuch 204 (Zeeman-Eff ekt) soll die Aufspaltung der roten Spektrallinien von Cadmium im äußeren Magnetfeld untersucht werden. Beobachtet man die spektrale Aufspaltung durch einen Polarisationsfilter, so stellt sich heraus, daß einige Linien linear, die anderen zirkular polarisiert sind. Dabei hängt die Polarisation der beobachteten Linien von der Blickrichtung (senkrecht, parallel zum Magnetfeld) ab.

Die Aufspaltung der Spektrallinien wurde erstmals von dem Physiker Zeeman 1896 bei der Untersuchung der Spektrallinien von Natrium unter dem Einfluss eines äußeren Magnetfeldes beobachtet. Der E ffekt ist klein, daher braucht man zu seiner Untersuchung Spektralapparate mit sehr hoher Auflösung, in unserem Fall ein Fabry-Pérot-Interferometer.

Schon kurz nach dieser Entdeckung konnte Lorentz den Zeeman-E ffekt mit der klassischen Elektronentheorie weitgehend erklären, auch wenn erst die Quantenmechanik eine vollständige Beschreibung liefert.

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