(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.