Exemple : l’atome d’hydrogène.
E
=
_
l
+
@
_
Envisageons la raie d’émission de la série de
2‘"
4 2a
NB
_
LYMAN
correspondant à la transition 2p —+ ls. En
2
présence d’un champ magnétique, cette raie se décomE2__O
___
__
l Ê_
pose en trois raies équidistantes.
4 2a
Nous
savons
que l’électron 2p possède un
2
moment cinétique orbitalîde module ] tel que
E2p_1 =
.
—-;—a
—
,uBÆ .
'
'
1 = \/
5h—
avec
l = 1
—
Ces trois niveaux sont séparés par deux intervalles
'
égaux à ,uB 93.
Au vecteurîest associé un moment magnétique
_
La levee_
de degenerescence par_rapport
a m du
V.
.
,
.
_
mveau 2 p explique la formation des tr01s raies (g. 4.56).
il colmeane tel que .
_
_
_
On remarque que le niveau ls, pour lequel m = O,
…
=
_
_e_î'
n’est pas modié en présence du Champ.
ll
2me
,
_
Figure 4.56
_
où me est la masse de l’électron et —e sa charge.
"
"
’
'
'
_
’
,
.
-
‘
m = + 1
La composante de 1 suivant 02 est :
2!)
m = 0
12 = m
'
m _ _1
,
27t
.
|
,
‘
'
où 711 désigne le nombre quantique magnétique qui peut
prendre trois valeurs : — l, 0 et l.
_
_
.
'
Par rapport à Oz, le veCteurÏ,l et par suiteÎÎ, peut
18
'
_
prendre trois orientations différentes.
'
'
En l’absence de champ externe, l’axe Oz peut
…,
,
f
avoir toutes *les'dections. Par conséquent, les tr0is
.'
_
.
_
l !
_
orientations du VecteurÎÏ sont équivalentes et les trois
Ç
-.
i ’
'
Spemre
…
i
,
,
états,? correspondant aux trois valeurs de m, sont
-
‘
'dégénérés.’
_
.
-
_
_
a)
'
b)
' _
,
Au contraire,si_on plenge l’atome dans unchamp
Effet ZEEMAN pour l'atome d'hydrogène _
magnétique d’induction
la direction de cechamp
g)) ::
_
’
_
_
—
'concrétise l’aXe Oz, une interactionalieu entre le champ '
,
_
_
:
,
_
?
'
et le moment dipolaire m‘agnétiqueï; l’énergie magné'
_
_
_
‘
_
_
'
-
tique résultante s’écrit:
',"
,
'
'
'
Remarques.
'-—
1° L’intervalle ”393 est propor_
'
.
'
'
tionnel à l’induction mais, même pour des inductions
_
_
AE =” “ll93 — = ' '—llz93
_
_
'
'
élevées (de l’ordre de 5 teslas), l’écart entre les niveaux
'
,
,
_'
.
_
.
reste voisin
eV alors quel’intervalle qui sépare ,
,
*
_
=
+,
m_h_@
les niveaux ls et 2p est de 10,2 eV. -
Ÿ
_
_
f
.
'
,.
2mè _'
'2"me
2“
'
.
20 Quand on observe le triplet ZEEMAN avec
_
'
'
Ÿ
-.
_
,
-’
'
_
"
—
,
»
spectrosCope àhaute résolution, on trouve que les deux
La quantitécorrstate .(eh)/(2me la) est, appelée .
raies'
se dédoublent chacune en deux raies
'
de BOHR #B—
:
'
,
,
très rapprochées. Le, 'Couplage spin—orbite permet
'
”Le
niveau
2p, d’énergie E = —’â—. ’e2/2a, '
en
d’interpréter ce phénomène en envisageant les diffé—
_
_
.
champ magnétique, se subdi—visera'donc
-
rentes orientations du veCteur moment Cinétique total
'
en trois niveaux en présence dechamp eXterné ':
Ïpar rapport àla direction du Champ. .
'
,
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_
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_
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___
__
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Nous
savons
que l’électron 2p possède un
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moment cinétique orbitalîde module ] tel que
E2p_1 =
.
—-;—a
—
,uBÆ .
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—
Ces trois niveaux sont séparés par deux intervalles
'
égaux à ,uB 93.
Au vecteurîest associé un moment magnétique
_
La levee_
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.
,
.
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il colmeane tel que .
_
_
_
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…
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_
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_
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"
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,
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où 711 désigne le nombre quantique magnétique qui peut
prendre trois valeurs : — l, 0 et l.
_
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18
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_
prendre trois orientations différentes.
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,
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,
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Remarques.
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1° L’intervalle ”393 est propor_
'
.
'
'
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_
_
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_
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'
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_
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.
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-
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'
,