Большая Советская Энциклопедия (ЗЕ)

Зе'ебека эффе'кт, термоэлектрический эффект Зеебека, возникновение электродвижущей силы в электрической цепи, состоящей из последовательно соединённых разнородных проводников, контакты между которыми находятся при различных температурах. Открыт в 1821 Т. И. Зеебеком. На З. э. основано измерение температуры с помощью термопары. Подробнее см. Термоэлектрические явления.

Зееман Питер

Зее'ман (Zeeman) Питер (25.5.1865, Зоннемайре, — 9.10.1943, Амстердам), нидерландский физик. По окончании Лейденского университета (1890) преподавал там же. С 1897 в университете в Амстердаме (с 1900 профессор). В 1896 открыл явление расщепления спектральных линий под влиянием магнитного поля (Зеемана эффект). З. принадлежат также работы по оптике и спектроскопии металлов. Нобелевская премия (1902).

  Соч.: Influence of magnetism on the nature of the light emitted by a substance, «Philosophical Magazine and Journal of Science», 1897, v. 43; Magneto-optische Verschijnselen, Leiden, 1921; в рус. пер. — Происхождение цветов спектра, Одесса, [1910].

Зеемана эффект

Зе'емана эффе'кт, расщепление спектральных линий под действием магнитного поля. Открыто в 1896 П. Зееманом при исследовании свечения паров натрия в магнитном поле. Для наблюдения З. э. источник света, испускающий линейчатый спектр, располагается между полюсами мощного электромагнита (рис. 1). При этом каждая спектральная линия расщепляется на несколько составляющих. Расщепление весьма незначительно (для магнитных полей ~ 20 кэ составляет несколько десятых ), поэтому для наблюдения З. э. применяют спектральные приборы с высокой разрешающей способностью.

  Все компоненты зеемановского расщепления поляризованы (см. Поляризация света). Картина расщепления и поляризация компонент зависят от направления наблюдения. В простейшем случае в направлении, перпендикулярном направлению магнитного поля (поперечный З. э.), обнаруживаются (рис. 2) 3 линии: несмещенная p-компонента, поляризованная по направлению поля, и 2 симметрично по отношению к ней расположенные s-компоненты, поляризованные перпендикулярно полю. При наблюдении в направлении поля (продольный З. э.) остаются только s-компоненты, поляризованные в этом случае по кругу.

  Первое объяснение З. э. дал Г. Лоренц в 1897. Он рассматривал электрон в атоме как гармонический осциллятор частоты излучающий в отсутствие внешнего поля спектральную линию этой частоты. В однородном внешнем магнитном поле Н движение линейно колеблющегося электрона можно разложить на линейное колебание вдоль направления поля и два круговых колебания (с противоположными направлениями вращения) в плоскости, перпендикулярной Н (рис. 3). На линейное колебание поле Н не действует, и его частота остаётся равной v₀; частоты круговых составляющих изменяются, т.к. электрон в магнитном поле получает дополнит. вращение вокруг направления магнитного поля с частотой Dv = ¹/₄p(e/m_e) Н, где е/м_е — отношение заряда электрона к его массе (см. Лармора прецессия). Частоты этих колебаний становятся равными v₁ = v₀ + Dv и v₂ =v_o — Dv. Т. о., атом в магнитном поле испускает 3 линии с частотами v₀, v₁ и v₂ (зеемановский триплет). Такая картина расщепления — простой (или нормальный) З. э. — получается только для одиночных спектральных линий (см. Атомные спектры), а также в предельном случае очень сильных магнитных полей (эффект Пашена — Бака). Как правило, наблюдается более сложная картина: спектральная линия расщепляется на большее число компонент с различными значениями Dv — сложный (или аномальный) З. э.; получается спектральная группа равноотстоящих p-компонент и две симметрично от неё расположенные группы равноотстоящих s-компонент.

  Полное объяснение З. э. даёт квантовая теория. Квантовая система, например атом, обладает магнитным моментом m, который связан с механическим моментом количества движения М и может ориентироваться в магнитном поле только определённым образом. Число возможных ориентаций m равно степени вырождения уровня энергии (см. Вырождение), т. е. числу возможных состояний атома с данной энергией Е. В магнитном поле каждой ориентации m соответствует своя дополнительная энергия DЕ. Это приводит к снятию вырождения — уровень расщепляется.

  Дополнительная энергия DE пропорциональна величине напряжённости поля Н:

  E=-m_HH,

  где m_H — проекция m на направление поля Н. В магнитном поле m_H принимает дискретные значения, равные — gm_Бm, где g — Ланде множитель, m_Б — магнетон Бора, m — магнитное квантовое число (m = J; J—1,... —J, где J — квантовое число, определяющее возможные значения М; см. Квантовые числа). В результате дополнительная энергия

  DE_m = -m_HH = gm_БН·m