[科普中國(guó)]-帕邢-巴克效應(yīng)

原理

當(dāng)外磁場(chǎng)強(qiáng)度大于幾千高斯時(shí)，外磁場(chǎng)的作用超過(guò)電子軌道(L)和自旋(S)之間的耦合作用。這時(shí)，L和S之間的相互作用可以忽略。在這種情況下，能級(jí)分裂的近似表達(dá)式可以寫(xiě)作：

式中量子數(shù)和分別為和在外磁場(chǎng)方向的投影，為電子電荷，為普朗克常數(shù),為外磁場(chǎng)強(qiáng)度,為電子質(zhì)量,為光速。根據(jù)選擇定則,和。因此，相應(yīng)的頻率分裂為

但在很強(qiáng)磁場(chǎng)的情況下，譜線(xiàn)的分裂狀況又回到正常塞曼效應(yīng)的情況。帕邢- 巴克效應(yīng)還只是在實(shí)驗(yàn)室中才能觀測(cè)到。

條件只有當(dāng)外磁場(chǎng)的強(qiáng)度比較弱，不足以破壞自旋-軌道耦合時(shí)才會(huì)出現(xiàn)反常塞曼效應(yīng)，這時(shí)自旋角動(dòng)量和軌道角動(dòng)量分別圍繞總角動(dòng)量作快速進(jìn)動(dòng)，總角動(dòng)量繞外磁場(chǎng)作慢速進(jìn)動(dòng)。當(dāng)磁場(chǎng)很強(qiáng)時(shí)，自旋角動(dòng)量和軌道角動(dòng)量不再合成總角動(dòng)量，而是分別圍繞外磁場(chǎng)進(jìn)動(dòng)。這時(shí)反常塞曼效應(yīng)被帕邢-巴克效應(yīng)所取代，其效果是恢復(fù)到正常塞曼效應(yīng)，即譜線(xiàn)分裂成3條，相互之間間隔一個(gè)洛倫茲單位。這里磁場(chǎng)的“強(qiáng)”與“弱”是相對(duì)的，例如3T的磁場(chǎng)對(duì)于鈉589.6nm和589.0nm的雙重線(xiàn)是弱磁場(chǎng)，不會(huì)引起帕邢-巴克效應(yīng)，但對(duì)于鋰的670.785nm和670.800nm的雙重線(xiàn)是強(qiáng)磁場(chǎng)，足夠觀察到帕邢-巴克效應(yīng)。1