ZEEMAN EFFET
Effet Zeeman des atomes et ions libres
Généralités
Pour un atome ou un ion libre (dans la suite de l'article, on utilisera le mot « atome » pour désigner l'une ou l'autre entité), la symétrie géométrique de H0 comporte, notamment, toutes les rotations autour d'axes passant par le noyau atomique O. Il en résulte qu'en champ magnétique nul chaque niveau propre Ei possède un moment cinétique total F de module bien défini √F(F + 1), avec F = 0, 1, ... ou avec F = 1/2, 3/2, ... et une dégénérescence d'ordre 2F + 1. On prendra ici h/2 π comme unité de moment cinétique. Les règles de sélection pour les transitions dipolaires électriques ou magnétiques (les plus intenses et les seules considérées ici) sont :
Si B est non nul, on peut prendre sa direction comme axe des z, convention qui sera conservée dans toute la suite. La symétrie géométrique de H se réduit à C∞h. Le moment cinétique total des niveaux propres de H n'est plus défini en toute rigueur, mais la composante Fz de F suivant l'axe Oz reste bien définie : Fz = M, avec M = 0, ± 1, ... ou avec M = ± 1/2, ± 3/2, ... Les règles de sélection s'écrivent ΔM = 0 ou ± 1 et s'accompagnent de règles de polarisation. Pour les transitions dipolaires électriques (les plus intenses) :
– Une transition ΔM = 0 est dite transition π. Elle est polarisée linéairement, parallèlement à Oz, et n'apparaît donc pas en observation longitudinale, c'est-à-dire dans la direction de B.
– Une transition ΔM = + 1 en absorption (ou ΔM = − 1 en émission) est dite transition σ+. Elle est généralement polarisée elliptiquement et prend des polarisations simples pour deux directions particulières d'observation : pour l'observation transversale (si l'on regarde perpendiculairement à la direction de B), elle est polarisée linéairement, perpendiculairement à Oz ; en observation longitudinale, elle est polarisée circulairement dans le sens de la rotation du courant électrique qui crée le champ B. L'intensité des composantes σ+ est deux fois plus grande en observation longitudinale qu'en observation transversale.
– Une transition ΔM = − 1 en absorption (ou ΔM = + 1 en émission), est dite transition σ-. Elle présente les mêmes caractéristiques qu'une transition σ+, mis à part une inversion du sens de rotation des vibrations elliptiques ou circulaires.
Dans le cas de transitions dipolaires magnétiques (beaucoup moins intenses que les précédentes), les règles de polarisation sont inchangées en observation longitudinale. En revanche, en observation transversale, ce sont les raies ΔM = 0 qui apparaissent polarisées perpendiculairement à Oz et les raies ΔM = ± 1 parallèlement à Oz.
Négligeant des termes en B2 dont l'effet est très peu important pour les intensités de champ magnétique pratiquement réalisables, le hamiltonien V(B) d'interaction entre atome et champ d'induction peut se mettre sous la forme − M . B, où M est l'opérateur moment magnétique atomique. En détaillant l'expression de M, on obtient :
La suite de cet article est accessible aux abonnés
- Des contenus variés, complets et fiables
- Accessible sur tous les écrans
- Pas de publicité
Déjà abonné ? Se connecter
Écrit par
- Jean MARGERIE : professeur à l'université de Caen
Classification
Médias
Effet Zeeman : exemple hypothétique
Encyclopædia Universalis France
Effet Paschen-Back
Encyclopædia Universalis France
Dichroïsme circulaire magnétique et effet Faraday
Encyclopædia Universalis France
Autres références
-
ATOMIQUE PHYSIQUE
- Écrit par Philippe BOUYER et Georges LÉVI
- 6 651 mots
- 1 média
...central et couplage spin-orbite, entraînent que les niveaux obtenus dans l'approximation du champ central se scindent en plusieurs sous-niveaux, appelés multiplets. En présence d'un champ magnétique, ceux-ci se scindent encore en des sous-niveaux d'énergie différente(effet Zeeman). -
ÉLECTRONS
- Écrit par Jean-Eudes AUGUSTIN et Bernard PIRE
- 6 657 mots
- 5 médias
...branche de la physique : l'étude des raies lumineuses émises par les atomes. Après les tentatives infructueuses de plusieurs chercheurs, le Néerlandais Pieter Zeeman (1865-1943) observe en 1896 un effet du champ magnétique sur les raies jaunes du sodium : elles sont élargies, et de manière différente... -
LORENTZ HENDRIK ANTOON (1853-1928)
- Écrit par Sybren R. de GROOT , Leendert G. SUTTORP et Christiaan G. VAN WEERT
- 1 484 mots
...qu'une des raies spectrales émises par le sodium était séparée en trois si la source de sodium se trouvait dans un champ magnétique. Ce phénomène, appelé effet Zeeman, allait jouer un rôle capital en physique atomique. Par ses travaux précédents, Lorentz était bien préparé à donner une explication de ce... -
POMPAGE OPTIQUE
- Écrit par Alfred KASTLER
- 4 242 mots
- 3 médias
Dans les atomes paramagnétiques qui possèdent, à l'état fondamental, un moment magnétique non nul, l'application d'un champ magnétique décompose l'état fondamental en plusieurs états voisins appelés « états Zeeman ». Dans les champs magnétiques que l'on sait produire, les intervalles d'énergie... - Afficher les 8 références
