moji5
24th February 2010, 02:35 PM
اثر زيمان در فيزيك (http://fa.wikipedia.org/wiki/%D9%81%DB%8C%D8%B2%DB%8C%DA%A9) به شكافتگي خطوط طيفي اتم‌ها در حضور ميدان مغناطيسي (http://fa.wikipedia.org/wiki/%D9%85%DB%8C%D8%AF%D8%A7%D9%86_%D9%85%D8%BA%D9%86% D8%A7%D8%B7%DB%8C%D8%B3%DB%8C) گفته مي‌شود. اين پديده كاربردهاي مهمي در تشديد مغناطيسي هسته‌اي (http://fa.wikipedia.org/wiki/%D8%AA%D8%B4%D8%AF%DB%8C%D8%AF_%D9%85%D8%BA%D9%86% D8%A7%D8%B7%DB%8C%D8%B3%DB%8C_%D9%87%D8%B3%D8%AA%D 9%87%E2%80%8C%D8%A7%DB%8C) (NMR) و پروندهسازي تشديد مغناطيسي (http://fa.wikipedia.org/w/index.php?title=%D9%BE%D8%B1%D9%88%D9%86%D8%AF%D9% 87%D8%B3%D8%A7%D8%B2%DB%8C_%D8%AA%D8%B4%D8%AF%DB%8 C%D8%AF_%D9%85%D8%BA%D9%86%D8%A7%D8%B7%DB%8C%D8%B3 %DB%8C&action=edit&redlink=1) (MRI) دارد. اثر زيمان به خاطر فيزيكدان (http://fa.wikipedia.org/wiki/%D9%81%D9%87%D8%B1%D8%B3%D8%AA_%D9%81%DB%8C%D8%B2% DB%8C%DA%A9%D8%AF%D8%A7%D9%86%D8%A7%D9%86) هلندي (http://fa.wikipedia.org/wiki/%D9%87%D9%84%D9%86%D8%AF) پيتر زيمان (http://fa.wikipedia.org/wiki/%D9%BE%DB%8C%D8%AA%D8%B1_%D8%B2%DB%8C%D9%85%D8%A7% D9%86) نامگذاري شده است.
در بيشتر اتم‌ها (http://fa.wikipedia.org/wiki/%D8%A7%D8%AA%D9%85) آرايش‌هاي الكتروني بسياري هستند كه انرژي (http://fa.wikipedia.org/wiki/%D8%A7%D9%86%D8%B1%DA%98%DB%8C) يكساني دارند. ولي در حضور يك ميدان مغناطيسي (http://fa.wikipedia.org/wiki/%D9%85%DB%8C%D8%AF%D8%A7%D9%86_%D9%85%D8%BA%D9%86% D8%A7%D8%B7%DB%8C%D8%B3%DB%8C) اين واگني (http://fa.wikipedia.org/w/index.php?title=%D9%88%D8%A7%DA%AF%D9%86%DB%8C&action=edit&redlink=1) به هم مي‌خورد، زيرا الكترونهايي (http://fa.wikipedia.org/wiki/%D8%A7%D9%84%DA%A9%D8%AA%D8%B1%D9%88%D9%86) كه اعداد كوانتومي متفاوت دارند، از ميدان مغناطيسي به شكل‌هاي متفاوتي اثر مي‌پذيرند. از اين رو، با اين كه در آغاز اتم‌هاي بسياري انرژي يكسان داشتند، حالا انرژي‌هاي گوناگوني داريم و اين باعث مي‌شود خطوط طيفي تازه‌اي داشته باشيم كه البته بسيار به هم نزديك هستند.
در حال حاضر مي‌دانيم كه اوربيتالهايي از قبيلhttp://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh/math/1e624a2e8866f4a088648075a87966bc.png از نظر انرژي برابرند و در غياب ميدان مغناطيسي نمي‌توان تفاوتي بين الكترونهايي كه اين اوربيتالها را اشغال كرده‌اند، قائل شد، ولي وقتي طيف نشري اتم هيدروژن در ميدان مغناطيسي مورد مطالعه قرار مي‌گيرد، وضعيت پيچيده‌تري پيدا مي‌كند. يعني هر خط طيفي حاصل از چندگانگي خطوط طيفي كه خارج از ميدان مغناطيسي بدست مي‌آيد، در ميدان مغناطيسي به چند خط طيفي فوق‌العاده نزديك به يكديگر تجزيه مي‌شود. مثلاً در مورد اتم سديم، همانطور كه در شكل نشان داده شـده است، اين رويداد موجب مي‌شود كه هر يك از دو
http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh_up/2/29/mch0042a.jpg
خط طيفي اصلي آن به چندين خط تفكيك شود. چنين وضعيتي كه به ساختار ظريف خطوط طيفي موسوم است، اولين بار توسط زيمان (در سال 1896) مشاهده شد و اثر زيمان ناميده مي‌شود. اين اثر، با قبول دو درجه آزادي براي حركت الكترون يعني در نظر گرفتن دو عدد كوآنتومي اصلي و فرعي براي مشخص كردن انرژي الكترون در چرخش به دور هسته، قابل بررسي نيست. بلكه براي توجيه آن بايد سه درجه آزادي براي حركت الكترون يا به بياني ديگر، عدد كوآنتومي ديگري علاوه بر اعداد كوآنتومي اصلي و فرعي براي مشخص كردن دقيق وضعيت الكترون در فضاي اطراف هسته بايد در نظر گرفت. براي اين منظور، بايد قبول كرد كه وقتي الكترون، بدون وجود يك ميدان مغناطيسي خارجي، به دور هسته اتم مي‌چرخد مرجعي وجود ندارد تا بتوان سطح مشخصي براي مدار چرخش آن در نظر گرفت. به بيان ديگر، سطح مدار چرخش آن كاملاً اختياري است. اما وقتي الكترون در يك ميدان مغناطيسي خارجي به دور هسته مي‌چرخد، سطح مدار چرخش آن نسبت به راستاي ميدان مغناطيسي تغيير مي‌كند. زيرا الكترون (ذره باردار) ضمن چرخش به دور هسته، در نقش يك مغناطيس كوچك (با ممان مغناطيسhttp://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh/math/340d5ae010457a847e291ee5db277397.png) عمل مي‌كند. در نتيجه، در يك ميدان مغناطيسي (با شدتhttp://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh/math/6a12c139a88c7fb0353cde49c61ab32b.png)، تحت تأثير قرار گرفته و سطح مدار چرخش آن دستخوش تغييراتي مي‌شود. اين تغييرات، ديگر اختياري نبوده بلكه از محدوديت كوآنتومي پيروي مي‌كند. بطوريكه تصوير بردار ممان مغناطيسي حاصل از چرخش الكترون بر روي اين سطوح، نسبت به راستاي ميدان، همواره بايد مضرب درستي از http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh/math/9b984e2768c25fa5bfea463df63700be.png باشد. اين مضرب درست را كه به عدد كوآنتومي مغناطيسي موسوم شده است، باhttp://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh/math/cd65fcef45503978a1938b30ebf29394.png نشان مي‌دهند.
پيوند هاي خارجي
http://olympiad.roshd.ir/chemistry/content/pdf/0599.pdf
منبع : دانشنامه رشد و ويكي پديا
در بيشتر اتم‌ها (http://fa.wikipedia.org/wiki/%D8%A7%D8%AA%D9%85) آرايش‌هاي الكتروني بسياري هستند كه انرژي (http://fa.wikipedia.org/wiki/%D8%A7%D9%86%D8%B1%DA%98%DB%8C) يكساني دارند. ولي در حضور يك ميدان مغناطيسي (http://fa.wikipedia.org/wiki/%D9%85%DB%8C%D8%AF%D8%A7%D9%86_%D9%85%D8%BA%D9%86% D8%A7%D8%B7%DB%8C%D8%B3%DB%8C) اين واگني (http://fa.wikipedia.org/w/index.php?title=%D9%88%D8%A7%DA%AF%D9%86%DB%8C&action=edit&redlink=1) به هم مي‌خورد، زيرا الكترونهايي (http://fa.wikipedia.org/wiki/%D8%A7%D9%84%DA%A9%D8%AA%D8%B1%D9%88%D9%86) كه اعداد كوانتومي متفاوت دارند، از ميدان مغناطيسي به شكل‌هاي متفاوتي اثر مي‌پذيرند. از اين رو، با اين كه در آغاز اتم‌هاي بسياري انرژي يكسان داشتند، حالا انرژي‌هاي گوناگوني داريم و اين باعث مي‌شود خطوط طيفي تازه‌اي داشته باشيم كه البته بسيار به هم نزديك هستند.
در حال حاضر مي‌دانيم كه اوربيتالهايي از قبيلhttp://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh/math/1e624a2e8866f4a088648075a87966bc.png از نظر انرژي برابرند و در غياب ميدان مغناطيسي نمي‌توان تفاوتي بين الكترونهايي كه اين اوربيتالها را اشغال كرده‌اند، قائل شد، ولي وقتي طيف نشري اتم هيدروژن در ميدان مغناطيسي مورد مطالعه قرار مي‌گيرد، وضعيت پيچيده‌تري پيدا مي‌كند. يعني هر خط طيفي حاصل از چندگانگي خطوط طيفي كه خارج از ميدان مغناطيسي بدست مي‌آيد، در ميدان مغناطيسي به چند خط طيفي فوق‌العاده نزديك به يكديگر تجزيه مي‌شود. مثلاً در مورد اتم سديم، همانطور كه در شكل نشان داده شـده است، اين رويداد موجب مي‌شود كه هر يك از دو
http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh_up/2/29/mch0042a.jpg
خط طيفي اصلي آن به چندين خط تفكيك شود. چنين وضعيتي كه به ساختار ظريف خطوط طيفي موسوم است، اولين بار توسط زيمان (در سال 1896) مشاهده شد و اثر زيمان ناميده مي‌شود. اين اثر، با قبول دو درجه آزادي براي حركت الكترون يعني در نظر گرفتن دو عدد كوآنتومي اصلي و فرعي براي مشخص كردن انرژي الكترون در چرخش به دور هسته، قابل بررسي نيست. بلكه براي توجيه آن بايد سه درجه آزادي براي حركت الكترون يا به بياني ديگر، عدد كوآنتومي ديگري علاوه بر اعداد كوآنتومي اصلي و فرعي براي مشخص كردن دقيق وضعيت الكترون در فضاي اطراف هسته بايد در نظر گرفت. براي اين منظور، بايد قبول كرد كه وقتي الكترون، بدون وجود يك ميدان مغناطيسي خارجي، به دور هسته اتم مي‌چرخد مرجعي وجود ندارد تا بتوان سطح مشخصي براي مدار چرخش آن در نظر گرفت. به بيان ديگر، سطح مدار چرخش آن كاملاً اختياري است. اما وقتي الكترون در يك ميدان مغناطيسي خارجي به دور هسته مي‌چرخد، سطح مدار چرخش آن نسبت به راستاي ميدان مغناطيسي تغيير مي‌كند. زيرا الكترون (ذره باردار) ضمن چرخش به دور هسته، در نقش يك مغناطيس كوچك (با ممان مغناطيسhttp://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh/math/340d5ae010457a847e291ee5db277397.png) عمل مي‌كند. در نتيجه، در يك ميدان مغناطيسي (با شدتhttp://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh/math/6a12c139a88c7fb0353cde49c61ab32b.png)، تحت تأثير قرار گرفته و سطح مدار چرخش آن دستخوش تغييراتي مي‌شود. اين تغييرات، ديگر اختياري نبوده بلكه از محدوديت كوآنتومي پيروي مي‌كند. بطوريكه تصوير بردار ممان مغناطيسي حاصل از چرخش الكترون بر روي اين سطوح، نسبت به راستاي ميدان، همواره بايد مضرب درستي از http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh/math/9b984e2768c25fa5bfea463df63700be.png باشد. اين مضرب درست را كه به عدد كوآنتومي مغناطيسي موسوم شده است، باhttp://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh/math/cd65fcef45503978a1938b30ebf29394.png نشان مي‌دهند.
پيوند هاي خارجي
http://olympiad.roshd.ir/chemistry/content/pdf/0599.pdf
منبع : دانشنامه رشد و ويكي پديا