ゼーマン効果とシュタルク効果の違い

主な違い–ゼーマン効果とシュタルク効果

ゼーマン効果とシュタルク効果は、1900年代後半に科学者によって発見された化学の2つの概念です。ゼーマン効果とシュタルク効果は、原子の原子スペクトルに関して観察できます。原子スペクトルは、吸収スペクトルまたは発光スペクトルのいずれかです。原子にエネルギーが与えられると、原子は励起され、電子はこのエネルギーを吸収することによってより高いエネルギーレベルに移動します。この吸収により、吸収スペクトルが得られます。しかし、より高いエネルギーレベルは安定していないため、これらの電子は地面のエネルギーレベルに戻り、吸収されたエネルギーを放射線として放出します。これにより、発光スペクトルが得られます。ゼーマン効果とシュタルク効果の主な違いは、 ゼーマン効果は外部磁場の存在下で観察されますが、シュタルク効果は外部電場の存在下で観察されます。

対象となる主要分野

1.ゼーマン効果とは –定義、さまざまなタイプ 2.シュタルク効果とは –定義、さまざまなタイプ 3.ゼーマン効果とシュタルク効果の違いは何ですか –主な違いの比較

重要な用語：吸収、異常ゼーマン効果、原子スペクトル、磁性ゼーマン効果、電磁放射、放射、線形シュタルク効果、磁場、磁気モーメント、通常のゼーマン効果、二次シュタルク効果、シュタルク効果、ゼーマン効果

ゼーマン効果とは

ゼーマン効果は、強い磁場の存在下での原子のスペクトル線の分裂を表します。オランダの科学者ピーター・ゼーマンにちなんで名付けられました。この効果は、原子またはイオンに対する磁場の効果を表します。それでは、スペクトル線とは何かを調べてみましょう。

原子スペクトルは、原子内のエネルギー準位間の電子の遷移中に放出または吸収される電磁放射の周波数のスペクトルです。発光は発光スペクトルにつながり、吸収は吸収スペクトルにつながります。このスペクトルは、元素の特徴的な特性です。スペクトルは、すべての発光/吸収のスペクトル線のコレクションで構成されています。すべてのスペクトル線は、原子の2つのエネルギーレベル間のエネルギー差を表します。 Pieter Zeemanは、原子が外部磁場の存在下に保たれると、これらのスペクトル線が分裂することを観察しました。ゼーマン効果は、原子の磁気モーメントと外部磁場の間の相互作用の結果です。

次の画像は、水素の原子発光スペクトルを示しています。エネルギーが原子に与えられると、電子はエネルギーを吸収し、より高いエネルギーレベルに移動することができます。しかし、より高いエネルギーレベルは原子にとって不安定な状態です。したがって、電子はより低いエネルギーレベルに戻り、吸収されたエネルギーを放出します。これにより、発光スペクトル線が得られます。しかし、これを印加磁場の下で研究すると、1本ではなく3本のスペクトル線を見ることができます。これがゼーマン効果です。

図1：磁場が存在しない場合と存在する場合の水素の発光スペクトル

ゼーマン効果の種類

ゼーマン効果には3つのタイプがあります。それらは、正常効果、異常効果、反磁性効果です。 NS 通常のゼーマン効果 軌道磁気モーメントとの相互作用によって引き起こされます。 NS 異常なゼーマン効果 軌道と固有の磁気モーメントの組み合わせとの相互作用によって引き起こされます。 NS 反磁性ゼーマン効果 磁場によって引き起こされる磁気モーメントとの相互作用によって引き起こされます。

シュタルク効果とは

シュタルク効果は、放射する原子、イオン、または分子が強い電界にさらされたときに観測されるスペクトル線の分割です。この効果は、ドイツの科学者ヨハネスシュタルクによって最初に発見されました。効果は彼にちなんで名付けられました。シュタルク効果には、スペクトル線のシフトと分割の両方が含まれる場合があります。電場は最初に原子を分極し、次に結果として生じる双極子モーメントと相互作用します。

図2：水素におけるシュタルク分裂

シュタルク効果の種類

シュタルク効果は、原子の電気モーメントと外部電場との相互作用によって発生します。この効果は、線形シュタルク効果と2次シュタルク効果の2つのタイプで観察できます。 NS 線形シュタルク効果 自然に発生する非対称の電荷分布から生じる双極子モーメントが原因で発生します。 NS 二次シュタルク効果 外部電界によって誘導される双極子モーメントが原因で発生します。