顺磁共振的理论基础[EPR]-塞曼效应

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塞曼效应是指原子光谱在外加磁场下发生分裂。电子的自旋运动会产生环电流,进而会产生磁场;在外磁场作用下,同一轨道中自旋不同的电子能量不同导致了原子光谱的分裂。

我们可以通过考虑和不考虑外加磁场时的薛定谔方程表达式来解释塞曼效应:

不考虑外加磁场时薛定谔方程的表达式是:HΨ=EΨ, 在这个表达式中能量只与n、l和m有关,而与磁量子数无关,也就是说与电子的自旋无关,所以具有同样的n、l和m的电子[也就是同一轨道中自旋反平行的两个电子]具有相同的能量;测试原子光谱时只有一条谱线。

考虑外加磁场时薛定谔方程的表达式:(H+Hb)Ψ=(E+Eb)Ψ, 此时Hb表示的是外加磁场对体系哈密顿量的影响, (H+Hb)是有外加磁场时的哈密顿量;Eb则有外场时Hb所对应的能量值,(E+Eb)是有外磁场时体系的能量;由于在外加磁场下自旋不同的电子有不同的能量,Eb值不同,所以在外磁场存在时原子光谱发生了分裂。