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Tutorial MenueAtomabsorptionsspektrometrieLerneinheit 7 von 10

Atome im Magnetfeld

Normaler und anomaler Zeeman-Effekt

Der normale Zeeman-Effekt tritt dann auf, wenn die Elektronenspins zu 0 koppeln ( S = 0 ) und daher nichts zum magnetischen Moment des Atoms beitragen. In diesem Fall liegt ein reiner Bahn-Magnetismus vor. Dann ist g J = 1 und

Δ E B = μ B B m J .

Die Auswahlregeln Δ m J = 0 , + 1 , 1   ( π , σ + , σ ) führen also genau auf das Linientriplett, das auch die klassische Theorie mitsamt der Größe der Aufspaltung erklären kann.

Abb.1
6438 Å-Linie des Cadmiums

Der normale Zeeman-Effekt bei der 6438 Å-Linie des Cadmiums. Jede Linie ( π , σ + , σ ) stammt in Wirklichkeit von drei Übergängen mit identischer Frequenz resp. Wellenlänge.

Demgegenüber ist der anomale Zeeman-Effekt durch S > 0 und damit durch das Vorhandensein des Spin-Magnetismus gekennzeichnet, was eigentlich als der Normalfall anzusehen ist. Die magnetischen Momente des Atoms in den beiden beteiligten Zuständen setzen sich dann aus dem Bahn- und dem Spin-Magnetismus zusammen, die g -Faktoren werden verschieden von 1 und auch für beide beteiligten Niveaus unterschiedlich groß, was zur Folge hat, dass die Spektrallinien in mehr als drei Komponenten aufspalten.

Abb.2
Doppellinie D des Natrium-Atoms

Der anomale Zeeman-Effekt der Doppellinie D des Natrium-Atoms. Die Aufspaltung in die einzelnen Unterniveaus (rot) ist maßstäblich, der Abstand der blauen Niveaus nicht. Rechts das Aufspaltungsbild im Feld von 3 Tesla.

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