Bài giảng Cơ lượng tử - Chương 4: Các ứng dụng cơ học lượng tử

Bài giảng cung cấp cho người học các kiến thức: Các ứng dụng cơ học lượng tử, hiệu ứng Zeeman, tách vạch siêu tinh tế, sự nhiễu loạn phụ thuộc thời gian,... Hi vọng đây sẽ là một tài liệu hữu ích dành cho các bạn sinh viên đang theo học môn dùng làm tài liệu học tập và nghiên cứu. Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung tài liệu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Cơ lượng tử - Chương 4: Các ứng dụng cơ học lượng tử CƠ HỌC LƯỢNG TỬ NÂNG CAOChương bốn: Các ứng dụng CHLT1- Hiệu ứng Zeeman2- Tách vạch siêu tinh tế3- Sự nhiễu loạn phụthuộc thời gian 1 Địachỉgửibàitậpnhóm Đánhmáycàngdễsửavàtraođổi Lecturer: Dr:DươngHiếuĐẩu HeadofPhysicsDept duongdau@gmail.com Tel:84.71.832061 01277270899EP 2 1. What is Zeeman effect?Chân dung pietez Zeeman 3 1- Hiệu ứng Zeeman• Khi nguyên tử đặt trong từ trường ngoài (xem là đều và theo phương 0z), do tương tác với momen từ spin và momen từ quỹ đạo của electron với Bex (từ trường ngoài) làm các mức năng lượng của electron bị lệch đi gọi là hiệu ứng Zeeman.• Hiện tượng này ảnh hưởng đến sự thay đổi bước sóng quang phổ phát xạ của electron.• Ta giới hạn khảo sát hiệu ứng Zeeman chỉ cho electron đơn chịu tác động của toán tử nhiễu loạn H’ là năng lượng tương tác của momen từ spin và momen từ quỹ đạo electron với Bex : 4 Zeeman theory• In most atoms, there exist several electron configurations with the same energy  so that transitions between these configurations and another correspond to a single spectral line.• The presence of a magnetic field breaks this degeneracy• since the magnetic field interacts differently with electrons with different quantum numbers, slightly modifying their energies.• The result is that, where there were several configurations with the same energy,• They now have different energies, giving rise to several very close spectral lines. 5 Review: mômen xung lượng    Trong cơ học mômen xung lượng: L [ r P] 2.Cácthànhphầntheo3trụcxácđịnhbởi: Lx Ly Lz r x y z mv x mv y mv zMomen xung lượng tạo ra L + Pmomen từ quỹ đạoLưu ý : Momen từ quỹ đạo tồn tại  e   L 2mở tâm electron 6 Review: Spin của electron Spin up Spin downSpin tạo ra momen từ Spin tính bởi:  e  S SNó cũng tồn tại ở tâm electron: m 7 Bài tập ôn• Electron ở nguyên tử Hydrogen  quay quanh nhân với spin hướng s theo oZ: 2Tính độ lớn momen từ• Electron cũng quay quanh nhân với Z ? chu kỳ 10-7 giây, ở bán kính aBorh L ?Tinh Momen xung lượng LTính momen từ quỹ đạo L ? 8 Momen tổng của một electron Momen xung lượng toàn phần    J L S Momen từ toàn phần    L SLưu ý: Nếu xét trong một nguyên tử thì phải xét tương tác vớimomen Spin và momen từ spin của proton 9 Tương tác từ bên trong và bên ngoài• Tương tác từ bên trong do momen từ quỹ đạo (Orbital) với momen từ Spin (SO) mức năng lượng siêu tinh tế và hiển nhiên có trong nguyên tử (FS)• Tương tác từ bên ngoài do từ trường bên ngoài Bex với cả hai momen từ quỹ đạo và momen từ Spin trong nguyên tử (gọi là hiệu ứng Zeeman) 10 Xây dựng toán tử nhiễu loạn Zeeman Zeeman Hamiltoian   ˆ H H ˆ Hˆ Hˆ Hˆ (if : B Bz ) 0 0 z ex      ˆ H Bex (  Z S ) B ex (4.01)  e  here : S S (4.02) m  e  and :  L ( 4.03) 2m e    ˆ H (L 2S)Bex ( 4.04) Z 2mToán tử nhiễu loạn phụ thuộc nhiều vào từ trường ngoài B ex cho nênso với cấu trúc mức năng lượng tinh tế thì lại phụ thuộc vào từ 11trường bên trong Bin tạo ra do L Bài tập 1.w• So sánh từ trường ngoài Bex = 1.0 T• với từ trường b ...