Fysik

Zeeman-effekten, der hjælper med at måle solens magnetfelt

Zeeman-effekten, der hjælper med at måle solens magnetfelt


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.

I slutningen af ​​1800'erne brændte en videnskabsmand ved navn Pieter Zeeman natrium i sit laboratorium, da han lavede en opdagelse, der ville sprede sig gennem elektromagnetisk felt resten af ​​historien.

Mens han brændte natrium på en bunsenbrænder, observerede Zeeman de lyse D-linjer, som dette element udsender - i det væsentlige bare spektret af lysstråler, svarende til dem, der kommer fra solen. Han besluttede at udsætte det brændende natrium for et magnetfelt og observerede, at linjerne blev udvidet og ændret.

Zeeman havde opdaget, at lys kan påvirkes af elektromagnetiske kræfter. Dette ville fortsætte med at blive kendt som Zeeman-effekten. For at forstå Pieter Zeemans bidrag til fysikfeltet samt forstå, hvad præcis Zeeman-effekten er, lad os dykke nærmere ind.

Hvad er Zeeman-effekten?

Zeeman-effekten, forklaret ganske enkelt, er opdelingen af ​​en spektral linje ved indflydelse af et magnetfelt. De spektrale linjer i brændende natrium, ligesom det oprindelige eksperiment udført af Zeeman, var lidt under 600 nm. I dette brugstilfælde ville linjerne blive delt på grund af udsættelse for et statisk magnetfelt, der producerer en mere og en mindre energisk linje ud over originalen.

Hvad der præcist forårsager denne interaktion er, at det statiske magnetfelt udøver et drejningsmoment på kvantepartiklerne i lys og påvirker disse partiklers vinkelmoment.

At forstå dette på et endnu mere teknisk niveau har p orbitalen, et udtryk, der bruges til at beskrive de sandsynlige steder, en elektron kan findes på et givet tidspunkt, tre potentielle kvantetilstande, som det kan degenerere til uden noget tab af energi. Men som vi tidligere har bemærket, udsætter lyslinjer for et statisk magnetfelt tre forskellige energiniveauer, lave, originale og høje.

Hver kvantetilstand i p-orbitalen har også en magnetisk dipol forbundet, så når magnetfeltet kommer i kontakt med kvantetilstandene, adskiller det dem i tre forskellige energiniveauer.

En af staterne hæver linjens energi, den ene sænker energien, og den anden forbliver ved den samme energi. Da disse kvantetilstande adskiller og ændrer energi, skaber de tre forskellige spektrale linjer med lidt anden energi.

Stadig ikke rigtig efter? Når jeg opsummerer det, jeg lige har sagt, er det kendt som det enkleste tilfælde af Zeeman-effekten, ellers omtalt som den normale Zeeman-effekt.

RELATERET: MAGNETISK VÆRKTØJ, DER FJERNER SYGDOMME FRA BLODET, SET TIL MENNESKES PRØVNING

Når vi kommer tilbage til virkeligheden et sekund, kan vi forstå, at Zeeman-effekten er opdeling af lysbølger i forskellige energier baseret på kræfterne i et statisk magnetfelt. Så hvordan er dette nyttigt?

Det er nyttigt i områder, hvor vi har brug for at måle magnetfeltintensiteter.

Zeeman-effekten korrelerer lysbølgenes bølgelængder tilbage til kraften fra magnetfeltet, der forårsagede dem. Dette betyder, at forskere med en ikke så simpel matematik kan tilbageberegne og bestemme størrelsen på det originale magnetfelt, der forårsagede Zeeman-effekten i første omgang.

De spektrale linjer af kviksølvdamplampe ved bølgelængde 546,1 nm viser unormal Zeeman-effekt i nedenstående billede.
A. Uden et magnetfelt
B. Med et magnetfelt opdeles spektrallinjer som tværgående Zeeman-effekt
C. Med et magnetfelt, opdelt som Zeeman-effekt i længderetningen

Dette er især nyttigt til at observere og overvåge magnetfeltet i solen og andre plasmakropper. Dette kommer også i spil i udsættende former for spektroskopi og bruges endda i MR'er. Der er også en chance for, at fugle drager fordel af Zeeman-effekten for at få en tættere monitor på skiftende magnetfelter.

Nu hvor jeg har gjort mit bedste for at forklare Zeeman-effekten og dens anvendelser, lad os gå tilbage til dens opdagelse og se på, hvad der medførte dette videnskabelige princip.

Hvordan blev Zeeman-effekten opdaget?

I det 19. århundrede begyndte forskere først at knække koden og forbindelserne mellem elektricitet, lys og magnetisme. En af de topforskere, der arbejdede på dette på det tidspunkt, var en mand ved navn Hendrik Lorentz. Lorentz ville fortsætte med at spille en afgørende rolle i opdagelsen af ​​Zeeman-effekten, men han afledte især transformationsligningerne i Einsteins teori om særlig relativitet.

Lorentz havde fundet ud af, at stoffer udsender og absorberer lys ved forskellige faste bølgelængder. I det væsentlige har hvert eksistent stof et andet karakteristisk spektrum af lys, som det udsender.

I 1986 studerede Pieter Zeeman, hvordan lys blev påvirket af magnetfelter. i et af sine eksperimenter med at brænde natrium som lyskilde, bemærkede han, at linjerne i lysets spektrum var opdelt i flere linjer efter at have udsat det for et magnetfelt.

RELATERET: ER DET MULIGT FOR DU AT VÆRE ALLERGISK FOR WI-FI?

Zeeman var eksperimentatoren i dette tilfælde, og dermed den første til at observere og bemærke effekten. Lorentz var Zeemans mentor på det tidspunkt, og mens de arbejdede sammen, indså de, at ændringerne i lysets linjer kunne forklares med den elektronteori, som Lorentz havde formuleret.

I stedet for at forsøge at forklare elektronteorien selv og sandsynligvis gøre noget ved det, vil jeg lade Lorentz forklare det selv i sin Nobelpris-accepttale, der blev holdt i 1902.

"Da professor Zeeman gjorde sin opdagelse, elektronteorien var komplet i sine hovedtræk og i stand til at fortolke det nye fænomen. En mand, der har befolket hele verden med elektroner og fået dem til at kovibrere med lys, vil ikke klø sig med at antage, at det også er elektroner, der vibrerer inden i partiklerne af et glødende stof og medfører udsendelse af lys. En oscillerende elektron udgør som en minut en hertzisk vibrator; dens virkning på den omgivende ether er meget den samme som den effekt, vi har, når vi griber fat i enden af ​​en strakt ledning og sætter de velkendte bevægelsesbølger i rebet op ved at flytte det frem og tilbage. Hvad angår kraften, der forårsager en ændring i vibrationerne i et magnetfelt, er dette grundlæggende den kraft, hvis manifestationer først blev observeret af Oersted, da han opdagede effekten af ​​en strøm på en kompassnål. "

Hvis du ikke allerede har valgt det, vandt Lorentz og Zeeman Nobelprisen for fysik i 1902 for opdagelsen af ​​Zeeman-teorien.

I dag fortsætter Zeeman-effekten med at hjælpe fysikere med at bestemme energiniveauet i atomer og bestemme deres vinkelmoment. Det er en fantastisk måde at studere nuklear og anden magnetisk resonans på. Endelig bruges den til at måle stjernernes magnetfelter.

Selvom alle disse felter sandsynligvis er for komplekse til at vi kan forstå det fuldt ud, kan vi indrømme, at Zeeman-effekten ændrede vores forståelse af interaktion med magnetisk lys for evigt.


Se videoen: Universe Size Comparison 3D (September 2022).


Kommentarer:

  1. Creketun

    Denne undtagelse kan siges: i) af reglerne

  2. Shakajora

    Tillykke, din nyttige mening

  3. Trevor

    Det autoritative synspunkt, sjove ...

  4. Gervaso

    Hurra!!!! Ours won :)



Skriv en besked