MEHANIČKI I MAGNETSKI MOMENTI ELEKTRON
Orbitalni magnetski moment elektrona
Svaka struja, kao što je poznato, stvara magnetsko polje. Prema tome, elektron čija orbitala mehanički moment razlikuje od nule, mora imati i magnetski moment.
Prema klasičnim pojmovima, kutni moment ima oblik
gdje je brzina, a je polumjer zakrivljenosti putanje.
Magnetski moment zatvorene struje s površinom stvara magnetski moment
je jedinica normale na ravninu, a su naboj i masa elektrona.
Uspoređujući (3.1) i (3.2), dobivamo
Magnetski moment povezan je s mehaničkim momentom množiteljem
koji se naziva magnetomehanički (žiromagnetski) odnos za elektron.
Za trenutne projekcije imamo istu vezu
Prijelaz na kvantna mehanika provodi zamjenom numeričke jednadžbe operatorske jednadžbe
Formule (3.5) i (3.6) vrijede ne samo za elektron u atomu, već i za sve nabijene čestice koje imaju mehanički moment.
Svojstvena vrijednost operatora jednaka je
gdje je magnetski kvantni broj (vidi odjeljak 2.1)
Konstanta se naziva Bohrov magneton
U SI jedinicama to je J/T.
Na isti način možete dobiti svojstvene vrijednosti magnetskog momenta
gdje je orbitalni kvantni broj.
Često se koristi snimanje
Gdje . Znak minus ponekad se izostavlja.
Intrinzični mehanički i magnetski momenti elektrona (spin)
Elektron ima četvrti stupanj slobode, koji je povezan s vlastitim mehaničkim (a time i magnetskim) momentom elektrona - spinom. Prisutnost spina slijedi iz relativističke Diracove jednadžbe
gdje je vektorska matrica, a četveroredne matrice.
Budući da su količine matrice s četiri retka, valna funkcija mora imati četiri komponente, koje se mogu prikladno napisati kao stupac. Nećemo izvoditi rješenja (3.12), već ćemo postulirati prisutnost spina (intrinzičnog momenta) elektrona kao neki empirijski zahtjev, bez pokušaja objašnjenja njegovog porijekla.
Zadržimo se ukratko na onim eksperimentalnim činjenicama iz kojih slijedi postojanje spina elektrona. Jedan takav izravni dokaz su rezultati iskustva njemačkih fizičara Sterna i Gerlacha (1922.) o prostornoj kvantizaciji. U tim pokusima, snopovi neutralnih atoma prošli su kroz područje u kojem je stvoreno nejednoliko magnetsko polje (slika 3.1). U takvom polju čestica s magnetskim momentom dobiva energiju i na nju će djelovati sila
koji može rastaviti snop u pojedinačne komponente.
Prvi pokusi ispitivali su snopove atoma srebra. Zraka je propuštena duž osi i uočeno je cijepanje duž osi. Glavna komponenta sile jednaka je
Ako atomi srebra nisu pobuđeni i nalaze se na nižoj razini, to jest u stanju (), tada se zraka uopće ne bi trebala dijeliti, jer je orbitalni magnetski moment takvih atoma jednak nuli. Za pobuđene atome (), zraka bi se morala podijeliti na neparan broj komponenti u skladu s brojem mogućih vrijednosti magnetskog kvantnog broja ().
Zapravo, uočena je podijeljenost zrake u dvije komponente. To znači da magnetski moment koji uzrokuje cijepanje ima dvije projekcije u smjeru magnetsko polje, a odgovarajući kvantni broj ima dvije vrijednosti. Rezultati eksperimenta potaknuli su nizozemske fizičare Uhlenbeeka i Goudsmita (1925.) da iznesu hipotezu o elektron ima svoje mehaničke i pridružene magnetske momente.
Po analogiji s orbitalnim brojem, uvodimo kvantni broj, koji karakterizira vlastiti mehanički moment elektrona. Odredimo prema broju cijepanja. Stoga,
Kvantni broj naziva se spinski kvantni broj i karakterizira intrinzični ili spinski kutni moment (ili jednostavno "spin"). Magnetski kvantni broj, koji određuje projekcije spinskog mehaničkog momenta i spinskog magnetskog momenta spina, ima dva značenja. Budući da , a , tada ne postoje druge vrijednosti i, prema tome,
Termin vrtjeti izvedeno iz engleska riječ vrtjeti, što znači vrtjeti.
Kutni moment spina elektrona i njegova projekcija kvantiziraju se prema uobičajenim pravilima:
Kao i uvijek, kada se mjeri količina, dobiva se jedna od dvije moguće vrijednosti. Prije mjerenja moguća je svaka njihova superpozicija.
Postojanje spina ne može se objasniti rotacijom elektrona oko vlastite osi. Najveća vrijednost mehaničkog momenta može se dobiti ako je masa elektrona raspoređena duž ekvatora. Zatim, da se dobije veličina momenta reda linearna brzina točaka ekvatora treba biti m/s (m je klasični radijus elektrona), odnosno znatno veća od brzine svjetlosti. Stoga je nerelativistički tretman spina nemoguć.
Vratimo se pokusima Sterna i Gerlacha. Poznavajući veličinu cijepanja (po veličini), možemo izračunati veličinu projekcije spinskog magnetskog momenta na smjer magnetskog polja. Sačinjava jedan Bohrov magneton.
Dobivamo vezu između i:
Veličina
naziva se spinski magnetomehanički omjer i dvostruko je veći od orbitalnog magnetomehaničkog omjera.
Ista veza postoji između spinskog magnetskog i mehaničkog momenta:
Nađimo sada vrijednost:
Međutim, uobičajeno je reći da je spinski magnetski moment elektrona jednak jednom Bohrovom magnetonu. Ova se terminologija razvila kroz povijest i nastala je zbog činjenice da pri mjerenju magnetskog momenta obično mjerimo njegovu projekciju, a ona je točno jednaka 1.
Elektron ima vlastiti mehanički kutni moment L s, koji se naziva spin. Spin je sastavno svojstvo elektrona, poput njegovog naboja i mase. Spin elektrona odgovara vlastitom magnetskom momentu P s, proporcionalnom L s i usmjerenom u suprotnom smjeru: P s = g s L s, g s je žiromagnetski omjer spinskih momenata. Projekcija vlastitog magnetskog momenta na smjer vektora B: P sB =eh/2m= B , gdje je h=h/2, B =Bohrov magneton. Ukupni magnetski moment atoma p a = vektorski zbroj magnetskih momenata elektrona koji ulazi u atom: P a =p m +p ms. Iskustvo Sterna i Gerlacha. Mjerenjem magnetskih momenata otkrili su da se uski snop vodikovih atoma u nejednolikom magnetskom polju cijepa u 2 snopa. Iako je u tom stanju (atomi su bili u stanju S), kutni moment elektrona je 0, kao i magnetski moment atoma je 0, pa magnetsko polje ne utječe na kretanje atoma vodika, tj. je, ne bi trebalo biti razdvajanja. Međutim, daljnja istraživanja su pokazala da spektralne linije atoma vodika pokazuju takvu strukturu čak i u odsutnosti magnetskog polja. Naknadno je utvrđeno da se ova struktura spektralnih linija objašnjava činjenicom da elektron ima svoj neuništivi mehanički moment, koji se naziva spin.
21. Orbitalni, spinski i ukupni kutni i magnetski moment elektrona.
Elektron ima svoj kutni moment M S koji se naziva spin. Njegova vrijednost određena je prema općim zakonima kvantne mehanike: M S = h= h[(1/2)*(3/2)]=(1/2) h3, M l = h – orbitalni moment. Projekcija može poprimiti kvantne vrijednosti koje se međusobno razlikuju za h. M Sz =m S h, (m s =S), M lz =m l h. Da biste pronašli vrijednost vlastitog magnetskog momenta, pomnožite M s omjerom s prema M s, s – vlastiti magnetski moment:
s =-eM s /m e c=-(e h/m e c)=- B 3, B – Bohrov magneton.
Znak (-) jer su M s i s usmjereni prema različite strane. Moment elektrona se sastoji od 2: orbitale M l i spina M s. Ovo zbrajanje se provodi prema istim kvantnim zakonima po kojima se zbrajaju orbitalni momenti različitih elektrona: Mj= h, j je kvantni broj ukupne kutne količine gibanja.
22. Atom u vanjskom magnetskom polju. Zeemanov učinak .
Zeemanov efekt naziva se cijepanje razine energije kada su atomi izloženi magnetskom polju. Dijeljenje razina dovodi do cijepanja spektralnih linija na nekoliko komponenti. Razdvajanje spektralnih linija kada su emitirani atomi izloženi magnetskom polju također se naziva Zeemanov efekt. Zeemanovo cijepanje razina objašnjava se činjenicom da atom koji ima magnetski moment j dobiva dodatnu energiju E=- jB B u magnetskom polju, jB je projekcija magnetskog momenta na smjer polja. jB =- B gm j , E= B gm j , ( j =0, 1,…, J). Energetska razina je podijeljena na podrazine, a veličina cijepanja ovisi o kvantnim brojevima L, S, J dane razine.
Unutarnji mehanički i magnetski momenti (spin)
OBRAZLOŽENJE ZA POSTOJANJE SPINA. Schrödingerova jednadžba omogućuje izračunavanje energetskog spektra vodika i složenijih atoma. Međutim, eksperimentalno određivanje razina atomske energije pokazalo je da ne postoji potpuno slaganje između teorije i eksperimenta. Precizna mjerenja otkrila su finu strukturu razina. Sve razine, osim glavne, podijeljene su na niz vrlo bliskih podrazina. Konkretno, prva pobuđena razina atoma vodika ( n= 2) podijeliti u dvije podrazine s energetskom razlikom od samo 4,5 10 -5 eV. Za teške atome, veličina finog cijepanja mnogo je veća nego za lake atome.
Bilo je moguće objasniti ovaj nesklad između teorije i eksperimenta uz pomoć pretpostavke (Uhlenbeck, Goudsmit, 1925.) da elektron ima još jedan unutarnji stupanj slobode - spin. Prema ovoj pretpostavci, elektron i većina dr elementarne čestice Uz orbitalni kutni moment, oni također imaju svoj mehanički moment. Ovaj intrinzični moment naziva se spin.
Prisutnost spina na mikročestici znači da je ona u nekim aspektima poput male vrcaljke. Međutim, ova analogija je čisto formalna, budući da kvantni zakoni značajno mijenjaju svojstva kutne količine gibanja. Prema kvantnoj teoriji, točkasta mikročestica može imati svoj moment. Važno i netrivijalno kvantno svojstvo spina je da samo on može postaviti željenu orijentaciju u čestici.
Prisutnost intrinzičnog mehaničkog momenta u električno nabijenim česticama dovodi do pojave vlastitog (spinskog) magnetskog momenta, usmjerenog, ovisno o znaku naboja, paralelno (pozitivan naboj) ili antiparalelno (negativan naboj) na vektor spina. Neutralna čestica, na primjer, neutron, također može imati svoj magnetski moment.
Postojanje spina u elektronu ukazali su pokusi Sterna i Gerlacha (1922.) opažajući cijepanje uskog snopa atoma srebra pod utjecajem nehomogenog magnetskog polja (u homogenom polju moment samo mijenja orijentaciju; samo se u nehomogenom polju giba translatorno ili uz polje ili protiv njega).ovisno o smjeru u odnosu na polje). Nepobuđeni atomi srebra nalaze se u sferno simetričnom s-stanju, odnosno s orbitalnim momentom jednakim nuli. Magnetski moment sustava, povezan s orbitalnim gibanjem elektrona (kao u klasičnoj teoriji), izravno je proporcionalan mehaničkom momentu. Ako je potonji jednak nuli, tada i magnetski moment mora biti jednak nuli. To znači da vanjsko magnetsko polje ne bi trebalo utjecati na kretanje atoma srebra u osnovnom stanju. Iskustvo pokazuje da takav utjecaj postoji.
Eksperimentalno, snop atoma srebra je podijeljen, alkalijski metali i vodik, ali Stalno samo promatrano dva svežnja, jednako otklonjen u suprotnim smjerovima i smješten simetrično u odnosu na zraku u odsutnosti magnetskog polja. To se može objasniti samo činjenicom da magnetski moment valentnog elektrona u prisutnosti polja može poprimiti dvije vrijednosti, identične veličine i suprotnog predznaka.
Eksperimentalni rezultati upućuju na zaključak da da cijepanje u magnetskom polju snopa atoma prve skupine Periodni sustav elemenata, očito u s-stanju, na dvije komponente objašnjava se s dva moguća stanja spinskog magnetskog momenta valentnog elektrona. Veličina projekcije magnetskog momenta na smjer magnetskog polja (upravo to određuje učinak otklona), utvrđena iz pokusa Sterna i Gerlacha, pokazala se jednakom tzv. Bohrov magneton
Fina struktura energetskih razina atoma koji imaju jedan valentni elektron objašnjava se prisutnošću spina u elektronu na sljedeći način. U atomima (isključujući s-stanja) zbog orbitalnog gibanja postoje električne struje, čije magnetsko polje utječe na spinski magnetski moment (tzv. spin-orbitalna interakcija). Magnetski moment elektrona može biti usmjeren duž polja ili protiv polja. Stanja s različitim orijentacijama spina malo se razlikuju u energiji, što dovodi do cijepanja svake razine na dvije. Atomi s nekoliko elektrona u vanjskoj ljusci imat će složeniju finu strukturu. Tako u heliju, koji ima dva elektrona, postoje jednostruke linije (singleti) u slučaju antiparalelnih spinova elektrona (ukupni spin je nula - parahelij) i trostruke linije (tripleti) u slučaju paralelnih spinova (ukupni spin je h- ortohelij), koji odgovaraju trima mogućim projekcijama na smjer magnetskog polja orbitalnih struja ukupnog spina dva elektrona (+h, 0, -h).
Stoga su brojne činjenice dovele do potrebe da se elektronima pripiše novi unutarnji stupanj slobode. Za puni opis stanja, uz tri koordinate ili bilo koju drugu trojku veličina koje čine kvantnomehanički skup, potrebno je zadati i vrijednost projekcije spina na odabrani smjer (modul spina nije potrebno navoditi, jer kao iskustvo pokazuje, ne mijenja se ni za jednu česticu ni pod kojim okolnostima) .
Projekcija spina, kao i projekcija orbitalnog momenta, može se promijeniti višestruko h. Budući da su opažene samo dvije orijentacije spina elektrona, Uhlenbeck i Goudsmit su pretpostavili da projekcija spina elektrona S z za bilo koji smjer može uzeti dvije vrijednosti: S z = ±h/2.
Godine 1928. Dirac je dobio relativističku kvantnu jednadžbu za elektron, iz koje slijedi postojanje i spin elektrona. h/2 bez posebnih hipoteza.
Proton i neutron imaju isti spin 1/2 kao i elektron. Spin fotona jednak je 1. Ali budući da je masa fotona nula, moguće su dvije, a ne tri njegove projekcije +1 i -1. Ove dvije projekcije u Maxwellovoj elektrodinamici odgovaraju dvjema mogućim kružnim polarizacijama elektromagnetski val u smjeru kazaljke na satu i suprotno od smjera širenja.
SVOJSTVA UKUPNOG IMPULSA MOMENTA. I orbitalni moment M i spinski moment S su veličine koje poprimaju samo kvantne diskretne vrijednosti. Promotrimo sada ukupni kutni moment, koji je vektorski zbroj spomenutih momenata.
Operator ukupne kutne količine gibanja definiramo kao zbroj operatora i
Operatori i putuju, budući da operator djeluje na koordinate, ali operater ne djeluje na njih. Može se pokazati da
odnosno projekcije ukupne kutne količine gibanja ne komutiraju jedna s drugom na isti način kao projekcije orbitalne količine gibanja. Operator komunicira s bilo kojom projekcijom, što znači da operator i operator bilo koje (osim jedne) projekcije odgovaraju fizikalne veličine a vezano uz broj istovremeno mjerljivih. Operater također putuje s operaterima i.
Stanje elektrona u polju centralne sile odredili smo s tri kvantna broja: n, l, m. Kvantne razine E n općenito su određeni s dva kvantna broja n, l. U ovom slučaju spin elektrona nije uzet u obzir. Ako također uzmemo u obzir spin, tada se ispostavlja da je svako stanje u biti dvostruko, budući da su moguće dvije orijentacije spina S z = hm s ; m s = ±1/2. Dakle, četvrtina se dodaje trima kvantnim brojevima m s, odnosno treba označiti valnu funkciju koja uzima u obzir spin.
Za svaki termin E n,l imamo (2 l+ 1) stanja koja se razlikuju po orijentaciji orbitalnog momenta (broj m), od kojih se svako zauzvrat razlaže u dva stanja koja se razlikuju po spinu. Dakle, postoji 2 (2 l+ 1) -fold degeneracija.
Ako sada uzmemo u obzir slabu interakciju spina s magnetskim poljem orbitalnih struja, tada će energija stanja također ovisiti o orijentaciji spina u odnosu na orbitalni moment. Promjena energije tijekom takve interakcije mala je u usporedbi s energetskom razlikom između razina s različitim n,l pa su stoga nove linije koje nastaju blizu jedna drugoj.
Dakle, razlika u orijentaciji momenta spina u odnosu na unutarnje magnetsko polje atoma može objasniti podrijetlo mnoštva spektralnih linija. Iz navedenog proizlazi da su za atome s jednim optičkim elektronom mogući samo dubleti (dvostruke linije) zbog dvije orijentacije spina elektrona. Ovaj zaključak potvrđuju eksperimentalni podaci. Okrenimo se sada numeriranju atomskih razina uzimajući u obzir multipletnu strukturu. Kada se uzme u obzir interakcija spin-orbita, ni orbitalni moment ni moment spina nemaju određenu vrijednost u stanju sa specifičnom energijom (operatori ne komutiraju s operatorom). Prema klasičnoj mehanici, imali bismo precesiju vektora i oko ukupnog vektora momenta, kao što je prikazano na sl. 20. Ukupni moment ostaje konstantan. Sličan položaj javlja se i u kvantnoj mehanici. Uzimajući u obzir interakciju spina, samo ukupni moment ima određenu vrijednost u stanju sa zadanom energijom (operator komutira s operatorom). Stoga, kada se uzme u obzir interakcija spin-orbita, stanje treba klasificirati prema vrijednosti ukupnog momenta. Ukupni moment se kvantizira prema istim pravilima kao i orbitalni moment. Naime, ako uvedemo kvantni broj j, koji postavlja trenutak J, To
A projekcija na neki smjer je 0 z ima značenje J z = hm j, pri čemu j= l + l s (l s= S), ako je spin paralelan s orbitalnim momentom, i j= | ja- l s| ako su antiparalelni. Na sličan način m j = m + m s (m s= ±1/2). Budući da su l,m cijeli brojevi, i l s , l m- polovice, dakle
j = 1/2, 3/2, 5/2, … ; m j= ±1/2, ±3/2, … , ± j.
Ovisno o usmjerenju spina, energija termina bit će različita, naime bit će za j = l+ ½ i j = |l- S|. Stoga u ovom slučaju treba karakterizirati razine energije brojevi n,l i broj j, koji određuje ukupni moment, odnosno E = E nlj.
Valne funkcije ovisit će o varijabli spina S z i bit će različite za različite j: .
Kvantne razine na danom l, razlikuju se u značenju j, međusobno su blizu (razlikuju se u energiji interakcije spin-orbita). Četvorka brojeva n, l, j, m j može uzeti sljedeće vrijednosti:
n= 1, 2, 3,…; l= 0, 1, 2,…, n- 1; j = l + l s ili | l - l s |; l s= ±1/2;
-j ? m j ? j.
Vrijednost orbitalnog momenta l označava se u spektroskopiji slovima s, p, d, f itd. Glavni kvantni broj nalazi se ispred slova. Broj je naveden dolje desno j. Stoga, na primjer, razina (term) sa n= 3, l = 1, j= 3/2 označeno je kao 3 R 3/2. Slika 21 prikazuje dijagram razina atoma sličnog vodiku uzimajući u obzir multipletnu strukturu. Linije 5890? i 5896? oblik
poznati natrijev dublet: žute linije D2 i D1. 2 s-termin je daleko od 2 R-terms, kao što bi trebalo biti u atomima sličnim vodiku ( l-degeneracija uklonjena).
Svaka od razmatranih razina E nl pripada (2 j+ 1) države koje se razlikuju po broju m j, odnosno orijentacija ukupnog momenta J u prostoru. Samo kada se primijeni vanjsko polje, ove se razine spajanja mogu razdvojiti. U nedostatku takvog polja imamo (2 j+ 1)-fold degeneracija. Dakle, termin 2 s 1/2 ima degeneraciju 2: dva stanja koja se razlikuju u orijentaciji spina. Termin 2 R 3/2 ima četverostruku degeneraciju prema orijentacijama trenutka J, m j= ±1/2, ±3/2.
ZEEMANOV EFEKT. P. Zeeman, proučavajući emisijski spektar natrijeve pare smještene u vanjsko magnetsko polje, otkrio je cijepanje spektralnih linija u nekoliko komponenti. Kasnije je, na temelju kvantno-mehaničkih koncepata, ovaj fenomen objašnjen cijepanjem energetskih razina atoma u magnetskom polju.
Elektroni u atomu mogu biti samo u određenim diskretnim stanjima, pri čijoj promjeni se emitira ili apsorbira kvant svjetlosti. Energija atomske razine ovisi o ukupnom orbitalnom momentu, karakteriziranom orbitalnim kvantnim brojem L, i ukupni spin njegovih elektrona, karakteriziran spinskim kvantnim brojem S. Broj L može prihvatiti samo cijele brojeve i brojeve S- cijeli i polucijeli brojevi (u jedinicama h). U smjeru u kojem mogu krenuti (2 L+ 1) i (2 S+ 1) položaji u prostoru. Prema tome, razina podataka L I S degeneriran: sastoji se od (2 L+ 1)(2S +1) podrazine čije se energije (ako se ne uzme u obzir interakcija spin-orbita) podudaraju.
Interakcija spin-orbita dovodi, međutim, do činjenice da energija razina ne ovisi samo o količinama L I S, ali i iz relativni položaj vektori orbitalne količine gibanja i spina. Stoga se ispostavlja da energija ovisi o ukupnom momentu M = M L + M S, određen kvantnim brojem J, a razina sa zadanim L I S dijeli se na nekoliko podrazina (tvoreći multiplet) s različitim J. Ovo cijepanje naziva se fina struktura razine. Zahvaljujući finoj strukturi, spektralne linije su također podijeljene. Na primjer, D-natrijeva linija odgovara prijelazu s razine L = 1 , S= ½ po razini c L = 0, S= S. Prva od njih (razina) je dublet koji odgovara mogućim vrijednostima J= 3/2 i J= Ѕ ( J =L + S; S= ±1/2), a drugi nema finu strukturu. Zato D-linija se sastoji od dvije vrlo bliske linije valnih duljina 5896? i 5890?.
Svaka razina multipleta i dalje ostaje degenerirana zbog mogućnosti orijentacije ukupnog mehaničkog momenta u prostoru duž (2 j+ 1) smjerovi. U magnetskom polju ta se degeneracija uklanja. Magnetski moment atoma međudjeluje s poljem, a energija te interakcije ovisi o smjeru. Dakle, ovisno o smjeru, atom dobiva različitu dodatnu energiju u magnetskom polju, a Zeemanovo cijepanje razine na (2 j+ 1) podrazine.
razlikovati normalni (jednostavni) Zeemanov učinak kada je svaka linija podijeljena na tri komponente i anomalni (složeni) učinak kada je svaka linija podijeljena na više od tri komponente.
Da biste razumjeli opća načela Zeemanovog učinka, razmotrite najjednostavniji atom- atom vodika. Ako se atom vodika stavi u vanjsko jednoliko magnetsko polje s indukcijom U, zatim zbog međudjelovanja magnetskog momenta R m s vanjskim poljem atom će dobiti dodatnu vrijednost ovisno o modulima i međusobnoj orijentaciji U I popodne energije
UB= -pmB = -pmBB,
Gdje pmB- projekcija magnetskog momenta elektrona na smjer polja.
S obzirom na to R mB = - ehm l /(2m)(magnetski kvantni broj m l= 0, ±1, ±2, …, ±l), dobivamo
Bohrov magneton.
Ukupna energija atoma vodika u magnetskom polju
gdje je prvi član energija Coulombove interakcije između elektrona i protona.
Iz posljednje formule slijedi da je u nedostatku magnetskog polja (B = 0) razina energije određena samo prvim članom. Kada je B? 0, morate uzeti u obzir razne važeće vrijednosti m l . Budući da je za dato n I l broj m l može uzeti 2 l+ 1 moguća vrijednost, tada će se početna razina podijeliti na 2 l+ 1 podrazina.
Na sl. 22a prikazuje moguće prijelaze u atomu vodika između stanja R(l= 1) i s (l= 0). U magnetskom polju, p-stanje se dijeli na tri podrazine (na l = 1 m = 0, ±1), iz svake od kojih se mogu dogoditi prijelazi na s razinu, a svaki prijelaz karakterizira vlastita frekvencija: Posljedično, u spektru se pojavljuje triplet (normalni Zeemanov efekt). Imajte na umu da se tijekom prijelaza poštuju pravila za odabir kvantnih brojeva:
Na sl. Slika 22b prikazuje cijepanje energetskih razina i spektralnih linija za prijelaz između stanja d(l= 2) i str(l= 1). država d u magnetskom polju
je podijeljeno u pet podrazina, stanje p u tri. Uzimajući u obzir pravila prijelaza, mogući su samo prijelazi naznačeni na slici. Kao što se vidi, u spektru se pojavljuje triplet (normalni Zeemanov efekt).
Normalni Zeemanov efekt opaža se ako izvorne linije nemaju finu strukturu (one su pojedinačne). Ako početne razine imaju finu strukturu, tada veći broj komponenta i opaža se anomalni Zeemanov učinak.
