Paschen-Back-Effekt - LinkFang.de





Paschen-Back-Effekt


Der Paschen-Back-Effekt (nach Friedrich Paschen und Ernst Back, die ihn 1921 entdeckten) beschreibt die Entkopplung von Spin- und Bahndrehimpulsen beim Anlegen eines starken magnetischen Feldes [math]\boldsymbol B[/math]. Ein Spektrum mit anomalem Zeeman-Effekt (für Atome mit Gesamtspin [math]\boldsymbol S \gt 0[/math]) geht somit in ein Spektrum mit normalem Zeeman-Effekt (für Atome mit Gesamtspin [math]\boldsymbol S = 0[/math]) über.

In „schwachen“ magnetischen Feldern werden aufgrund der Spin-Bahn-Kopplung zunächst die Spindrehimpulse [math]\boldsymbol s_i[/math] zu einem Gesamtspin [math]\boldsymbol S[/math] addiert und die Bahndrehimpulse [math]\boldsymbol l_i[/math] zu einem Gesamtbahndrehimpuls [math]\boldsymbol L[/math]:

[math] \boldsymbol S = \sum_i \boldsymbol s_i [/math]
[math] \boldsymbol L = \sum_i \boldsymbol l_i [/math]

Der Gesamtspin [math]\boldsymbol S[/math] und der Gesamtbahndrehimpuls [math]\boldsymbol L[/math] koppeln dann zu einem Gesamtdrehimpuls [math]\boldsymbol J[/math], der um die Achse des angelegten Feldes präzediert:

[math]\boldsymbol J = \boldsymbol S + \boldsymbol L.[/math]

In „starken“[Anm. 1] Magnetfeldern ist die Kopplung der magnetischen Momente an das angelegte Feld stärker als die Spin-Bahn-Kopplung, so dass der Gesamtspin [math]\boldsymbol S[/math] und der Gesamtbahndrehimpuls [math]\boldsymbol L[/math] nicht mehr zu [math]\boldsymbol J[/math] koppeln, sondern unabhängig voneinander um die Achse des angelegten Magnetfeldes präzedieren.

Die Energieaufspaltung beträgt nun:

[math]\Delta E_\text{FS}=\gamma\,\hbar\,B \left(g_\ell m_\ell + g_s m_s\right)[/math]

mit

Analog hierzu tritt auch bei der Hyperfeinstrukturaufspaltung ein Paschen-Back-Effekt auf: Für genügend starke[Anm. 2] Magnetfelder wird hierbei die Kopplung des Gesamtdrehimpulses [math]\boldsymbol J[/math] und des Kernspins [math]\boldsymbol I[/math] zu einem neuen Gesamtdrehimpuls [math]\boldsymbol F[/math] aufgebrochen.

Anmerkungen

  1. Ein Magnetfeld ist als „stark“ zu bezeichnen wenn gilt:
    [math]\mu_J \cdot B\gt\Delta E_{\text{FS}}[/math]
    Hierbei ist [math]\Delta E_{\text{FS}} =\frac{a}{2} [J(J+1)-S(S+1)-L(L+1)][/math] die Feinstrukturaufspaltung und [math]a[/math] die Spin-Bahn-Kopplungskonstante.
  2. Analog zur Spin-Bahn-Kopplung ist ein Magnetfeld stark, wenn gilt:
    [math]\mu_F \cdot B\gt\Delta E_{\text{HFS}}[/math]
    Hierbei ist [math]\Delta E_{\text{HFS}} =\frac{A}{2} [F(F+1)-J(J+1)-I(I+1)][/math] die Hyperfeinstrukturaufspaltung und [math]A[/math] die Hyperfeinstrukturkonstante.


Kategorien: Atomphysik | Quantenmechanik

Quelle: Wikipedia - http://de.wikipedia.org/wiki/Paschen-Back-Effekt (Vollständige Liste der Autoren des Textes [Versionsgeschichte])    Lizenz: CC-by-sa-3.0

Änderungen: Alle Bilder mit den meisten Bildunterschriften wurden entfernt. Ebenso alle zu nicht-existierenden Artikeln/Kategorien gehenden internen Wikipedia-Links (Bsp. Portal-Links, Redlinks, Bearbeiten-Links). Entfernung von Navigationsframes, Geo & Normdaten, Mediadateien, gesprochene Versionen, z.T. ID&Class-Namen, Style von Div-Containern, Metadaten, Vorlagen, wie lesenwerte Artikel. Ansonsten sind keine Inhaltsänderungen vorgenommen worden. Weiterhin kann es durch die maschinelle Bearbeitung des Inhalts zu Fehlern gerade in der Darstellung kommen. Darum würden wir jeden Besucher unserer Seite darum bitten uns diese Fehler über den Support mittels einer Nachricht mit Link zu melden. Vielen Dank!

Stand der Informationen: August 201& - Wichtiger Hinweis: Da die Inhalte maschinell von Wikipedia übernommen wurden, ist eine manuelle Überprüfung nicht möglich. Somit garantiert LinkFang.de nicht die Richtigkeit und Aktualität der übernommenen Inhalte. Sollten die Informationen mittlerweile fehlerhaft sein, bitten wir Sie darum uns per Support oder E-Mail zu kontaktieren. Wir werden uns dann innerhalb von spätestens 10 Tagen um Ihr Anliegen kümmern. Auch ohne Anliegen erfolgt mindestens alle drei Monate ein Update der gesamten Inhalte.