Irrer Physiker Zeeman wollte mit einem Magneten ein rotes Photon blau färben

21/01/2013 - 23:14 von D Orbital | Report spam
Normaler Zeeman-Effekt

Ein Elektron auf einer Kreisbahn bildet einen Kreisstrom und hat daher außer einem mechanischen Drehimpuls auch ein magnetisches Dipolmoment . Beide Vektoren sind parallel, stehen senkrecht auf der Bahnebene und haben ein festes Größenverhàltnis , denn die gyromagnetische Konstante hàngt nur von der elektrischen Ladung und der Masse des Elektrons ab (für nàhere Einzelheiten siehe die angegebenen Stichworte).

In einem Magnetfeld hat der Dipol eine von seinem Einstellwinkel zur Feldrichtung abhàngige potentielle Energie

worin und die zur Feldrichtung parallele Komponente des magnetischen Moments bzw. Bahndrehimpulses sind und der Betrag der Feldstàrke. Diese Energie kann man z. B. an einem kleinen Spielzeugmagneten im Feld eines zweiten schon mit der Hand bemerken. Das dazugehörige Drehmoment , das einen ruhenden Stabmagneten in die Richtung der Feldlinien drehen würde (wie z. B. die Kompassnadel nach Norden), bewirkt beim Vorhandensein eines Drehimpulses die Larmorpràzession, bei der der Vektor ohne Änderung des Einstellwinkels, also mit konstanter Komponente , um die Feldrichtung herumgeschwenkt wird. Die Winkelgeschwindigkeit der Pràzession ist

Die vorher rein kreisförmige Bewegung des Elektrons wird dadurch zu einer Rosettenbahn, die nach harmonischer Zerlegung auch Komponenten mit den Seitenbandfrequenzen enthàlt. Nach der klassischen Physik erhàlt jede vom Elektron erzeugte Welle die gleichen Seitenbànder. Ihre weiteren Eigenschaften sind besonders einfach, wenn die Rosettenbahn aus der Richtung des Magnetfelds betrachtet wird: Dann kommt die Mittelfrequenz überhaupt nicht mehr vor und die beiden Seitenbànder zeigen entgegengesetzte Zirkularpolarisation. Dies war die Vorhersage von H.A. Lorentz, die den normalen Zeeman-Effekt pràzise beschreibt, wenn der gyromagnetische Faktor die richtige Größe erhàlt, indem im Nenner statt der Atommasse die viel kleinere Elektronenmasse eingesetzt wird. Diese Erklàrung gilt gleichermaßen für ein einzelnes Elektron wie für ein System mehrerer Elektronen wie z. B. die ganze Elektronenhülle des Atoms. und bezeichnen dann den gesamten Drehimpuls bzw. das gesamte magnetische Moment der Hülle (oft mit großen Buchstaben geschrieben), wobei insbesondere der gyromagnetische Faktor der gleiche bleibt, unabhàngig von den sonstigen Einzelheiten der Bewegung der Elektronen durcheinander.
 

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#1 D Orbital
23/01/2013 - 17:19 | Warnen spam
Am Montag, 21. Januar 2013 23:14:13 UTC+1 schrieb D Orbital:
Normaler Zeeman-Effekt



Ein Elektron auf einer Kreisbahn bildet einen Kreisstrom und hat daher außer einem mechanischen Drehimpuls auch ein magnetisches Dipolmoment . Beide Vektoren sind parallel, stehen senkrecht auf der Bahnebene und haben ein festes Größenverhàltnis , denn die gyromagnetische Konstante hàngt nur von der elektrischen Ladung und der Masse des Elektrons ab (für nàhere Einzelheiten siehe die angegebenen Stichworte).



In einem Magnetfeld hat der Dipol eine von seinem Einstellwinkel zur Feldrichtung abhàngige potentielle Energie



worin und die zur Feldrichtung parallele Komponente des magnetischen Moments bzw. Bahndrehimpulses sind und der Betrag der Feldstàrke. Diese Energie kann man z. B. an einem kleinen Spielzeugmagneten im Feld eines zweiten schon mit der Hand bemerken. Das dazugehörige Drehmoment , das einen ruhenden Stabmagneten in die Richtung der Feldlinien drehen würde (wie z. B. die Kompassnadel nach Norden), bewirkt beim Vorhandensein eines Drehimpulses die Larmorpràzession, bei der der Vektor ohne Änderung des Einstellwinkels, also mit konstanter Komponente , um die Feldrichtung herumgeschwenkt wird. Die Winkelgeschwindigkeit der Pràzession ist



Die vorher rein kreisförmige Bewegung des Elektrons wird dadurch zu einer Rosettenbahn, die nach harmonischer Zerlegung auch Komponenten mit den Seitenbandfrequenzen enthàlt. Nach der klassischen Physik erhàlt jede vom Elektron erzeugte Welle die gleichen Seitenbànder. Ihre weiteren Eigenschaften sind besonders einfach, wenn die Rosettenbahn aus der Richtung des Magnetfelds betrachtet wird: Dann kommt die Mittelfrequenz überhaupt nicht mehr vor und die beiden Seitenbànder zeigen entgegengesetzte Zirkularpolarisation. Dies war die Vorhersage von H.A. Lorentz, die den normalen Zeeman-Effekt pràzise beschreibt, wenn der gyromagnetische Faktor die richtige Größe erhàlt, indem im Nenner statt der Atommasse die viel kleinere Elektronenmasse eingesetzt wird. Diese Erklàrung gilt gleichermaßen für ein einzelnes Elektron wie für ein System mehrerer Elektronen wie z. B. die ganze Elektronenhülle des Atoms. und bezeichnen dann den gesamten Drehimpuls bzw. das gesamte magnetische Moment der Hülle (oft mit großen Buchstaben geschrieben), wobei insbesondere der gyromagnetische Faktor der gleiche bleibt, unabhàngig von den sonstigen Einzelheiten der Bewegung der Elektronen durcheinander.



Für's Diplom mußte ich diesen Zeemann-Effekt ZWEIMAL je 6 Stunden lang nachmessen, plus mündliche Prüfung !!!!

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