Sửa đổi Hiệu ứng Zeeman

{{mới}}
(A. Zeeman effect)

sự tách các vạch quang phổ phát xạ của các nguyên tử khi chúng chịu tác
dụng của từ trường ngoài.

Nhà Vật lý P. Zeeman (Hà Lan) phát hiện năm 1896. Nó đã xác nhận một
cách mạnh mẽ giả thuyết về spin của electron và sự lượng tử hóa không gian
trong cơ học lượng tử. P. Zeeman được giải Nobel về Vật lý năm 1902 do đã
phát hiện hiệu ứng này. HƯZ xảy ra không những với các vạch quang phổ
phát xạ mà cả với quang phổ hấp thụ (HƯZ nghịch).

Thí nghiệm cho thấy khi đặt một nguồn khí hidro trong một từ trường
mạnh, thì khi quan sát quang phổ hidro theo phương vuông góc với vectơ cảm
ứng từ 𝐵⃗ của từ trường, người ta thấy mỗi vạch của quang phổ của nguyên tử
hidro bị tách thành 3 vạch xít nhau. Khảo sát chi tiết cho thấy cả ba vạch đó
đều tương ứng với ánh sáng phân cực thẳng. Trong ba vạch đó một vạch (gọi
là thành phần ), có cùng tần số với vạch khi không có từ trường, thì phân cực
song song với vectơ 𝐵⃗ . Nhưng khi quan sát theo phương song song với vectơ
𝐵⃗ , thì người ta không thấy vạch  mà chỉ thấy hai vạch  phân cực tròn ngược
chiều nhau.

Vì electron có momen từ 𝜇 , nên khi nguyên tử hidro đặt trong trường 𝐵⃗ ,
electron có năng lượng phụ: 𝛥𝑊 = −(𝜇 𝐵⃗ ). Điều đó dẫn đến sự hình thành
các mức năng lượng tương ứng với W. Do đó, xuất hiện các chuyển mức
năng lương mới tạo nên hai vạch quang phổ mới, nghĩa là xảy ra sự tách vạch
quang phổ của nguyên tử hidro trong từ trường ngoài.

HƯZ dị thường: khi đặt các nguyên tử natri trong từ trường ngoài và quan
sát vạch kép màu vàng của natri, người ta thấy một thành phần của vạch kép
tách ra thành 4 vạch, các thành phần kia lại tách thành 6 vạch. Kết quả đó
được giải thích là: từ trường ngoài không những đã tác động lên momen từ
của electron (như đã xảy ra đối với nguyên tử hidro), mà còn tác động lên cả
momen spin của electron (do tính chất phụ thuộc vào từ trường của spin
electron).

HƯZ có vai trò quan trọng trong sự phát triển của Cơ học lượng tử. Ngoài
ra nó được ứng dụng trong việc sắp xếp các vạch quang phổ của cùng một
nguyên tố.

HƯZ chiếm một vị trí quan trọng trong Vật lý Thiên văn. Năm 1908, nhà
Thiên văn E. Halley (Anh) đã phát hiện ra HƯZ ở các vạch quang phổ của
Mặt trời quan sát được ở gần một vết đen của Mặt trời. Nhờ đó, người ta đã
có thể đo được cường độ từ trường của các vết đen Mặt trời. Kết quả cho thấy
từ trường đó có cảm ứng từ vào khoảng vài phần mười tesla và bao phủ một
vùng không gian lớn hơn thể tích Trái đất nhiều lần. Tương tự như vậy, người
ta đã phát hiện ra các từ trường yếu của Mặt trời và một số ngôi sao.

VŨ THANH KHIẾT

TÀI LIỆU THAM KHẢO:

1. Otto Oldenberg, Norman C. Rasmussen, Modern Physics for Engineers, McGraw-Hill
Companies, New York, 1986.

2. J.P. Mathieu, A. Kastler, P. Fleury, Dictionnaire de Physique, Masson - Eyrolles, Paris,
1991.

3. Dương Trọng Bái, Vũ Thanh Khiết (đồng chủ biên) và nhóm tác giả, Từ điển giáo khoa
Vật lí, NXB Giáo dục, Hà Nội, 2007.