ゼーマン効果(読み)ゼーマンこうか(英語表記)Zeeman effect

翻訳|Zeeman effect

ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典の解説

ゼーマン効果
ゼーマンこうか
Zeeman effect

P.ゼーマンは,発光する原子磁場の中に置くと,もともと1本であったスペクトル線が数本に分れることを見出した。これをゼーマン効果という。正常ゼーマン効果では,1本のスペクトル線が3本に分れ,その間隔は μBH に等しい ( μBボーア磁子H は磁場の強さ) 。一般に,スペクトル線の分裂の様子はもう少し複雑であり,異常ゼーマン効果と呼ばれる。ゼーマン効果が起るのは,原子内の電子が軌道角運動量やスピン角運動量をもっているため,磁気モーメントをもち,磁場の中に置かれると磁気モーメントの向きによってエネルギーが変るためである。

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百科事典マイペディアの解説

ゼーマン効果【ゼーマンこうか】

光源を強い磁場内においたときそれから出る光のスペクトル線が3本(正常ゼーマン効果)またはそれ以上(異常ゼーマン効果)に分裂する現象。1896年ゼーマンナトリウムスペクトルについて発見。正常ゼーマン効果は,原子内の電子の公転面が磁場に対し量子条件によって決まる幾つかの方向を向き,それに応じて有限個のエネルギー準位に分離するために生じ,これは古典論からも説明できる(H.A.ローレンツ,1896年)。しかし異常ゼーマン効果は1925年電子固有の角運動量スピンの導入により初めて説明された。

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法則の辞典の解説

ゼーマン効果【Zeeman effect】

磁場のない状態で,原子の全角運動量を J とすると,エネルギー準位は J の成分 M(-J から +J までの2J+1個ある)については縮退している.これが磁場の中におかれると,縮退が解けて分裂が起き,その分裂の幅は,磁場の強さを H としたとき,βB&scriptg;MH となる.ここで βB はボーア磁子,&scriptg;ランデの &scriptg; 因子*である.分裂したエネルギー準位間の遷移の選択則は,⊿M=0または ±1である.

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世界大百科事典 第2版の解説

ゼーマンこうか【ゼーマン効果 Zeeman effect】

光源を磁場の中においたとき,原子のスペクトル線(発光線)が分裂する現象。1896年,P.ゼーマンがブンゼン炎中の食塩から発するナトリウムのD線が1T程度の磁場中で広がるのを観測したのが最初で,彼は,すぐ後に分解能を改良して発光線が実は数本に分裂していることを確認した。発光線の分裂は,初めH.A.ローレンツによって古典力学に基づいて説明されたが,完全な説明は量子力学によらねばならない。発光線が分裂するのは,電子の磁気モーメントと磁場の相互作用によって原子内の電子のエネルギー準位が分裂するためである。

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日本大百科全書(ニッポニカ)の解説

ゼーマン効果
ぜーまんこうか

磁場中に置かれた原子や分子の発光または吸収スペクトル線が、磁場の作用によって分裂する現象。1896年オランダの物理学者P・ゼーマンが発見した。彼は、ナトリウムの黄色線(D線)の幅が磁場中で広がることを観測した。数年後にH・A・ローレンツは古典的電磁気学理論に基づき、スペクトル線の放射は原子内電子の回転によって生ずると考え、磁場によって電子の回転数が変化することを理論的に示し、ゼーマン効果を説明すると同時に、光の放射の原因を解明することに成功した。ゼーマン効果によって分裂したスペクトル線の各成分線は、磁場の方向から観測すると、左または右回りの円偏光であり、磁場に垂直な方向から観測すると、磁場の方向に偏りをもつ直線偏光(π(パイ)成分)と、磁場に垂直な方向に偏りをもつ直線偏光(σ(シグマ)成分)とからなっている。後者のほうが磁場のない元のスペクトル線の位置からのずれが大きい。原子の状態が電子のスピン(電子の固有角運動量で、当初は電子の自転のために生じたものと考えられた)に関係しない場合には、磁場に垂直な方向から観測するとき、スペクトル線はσ、π、σの3本に分裂する。これを正常ゼーマン効果による三重線という。電子のスピンが関係している状態では、ゼーマン効果はもっと複雑で、本数も多く、また分裂間隔も前述の値ではなくなる。この場合を異常ゼーマン効果という。磁場の強さが非常に強い場合には、異常ゼーマン効果による複雑な分裂線も、大きく分ければ三つの群をなし、間隔は正常ゼーマン効果の値に近い。この現象をパッシェン‐バック効果という。

 原子や分子にみられる磁場によるエネルギー準位の分裂は、液体や固体においても現れ、それによる光学的性質の変化を一般に磁気光学効果という。固体においては、発光スペクトルや吸収スペクトルの線幅は一般に非常に広いので、磁気光学効果もスペクトル線の分裂としては観測できないが、ファラデー効果(物質中を磁界に平行に直線偏光を通したとき、偏光面が回転する現象)や、磁気円偏光二色性(物質を通過する際に生ずる吸収の強さが、右回り円偏光と左回り円偏光とで異なる現象)として観測される。

[尾中龍猛・伊藤雅英]

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精選版 日本国語大辞典の解説

ゼーマン‐こうか ‥カウクヮ【ゼーマン効果】

〘名〙 光を発する原子を磁界の中におくと、線スペクトルが数本に分かれる現象。一八九六年、オランダの物理学者ゼーマンが発見した。磁界内で原子の磁気モーメントが、不連続ないくつかの向きしかとり得ないことに起因する。〔原子の構造(1924)〕

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化学辞典 第2版の解説

ゼーマン効果
ゼーマンコウカ
Zeeman effect

磁気モーメントが磁場中にあるときのエネルギーは,磁気モーメントの向きによっていろいろな値をとるが,量子力学では,磁気モーメントの磁場方向の成分は量子化されるため,エネルギーは離散的となる.このため,磁気モーメントをもつ原子核,原子,分子は,磁場中で磁気量子数に関する縮退がとれてエネルギー準位が分裂し,その結果,原子や分子のスペクトル線は数本に分かれる.この現象をゼーマン現象といい,分裂したエネルギーをゼーマンエネルギーという.[別用語参照]正常ゼーマン効果

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