Determinación Del Magnéton De Bohr A Partir Del Estudio Del Efecto Zeeman En Cd

DETERMINACION DEL MAGNETON DE BOHR A PARTIR DEL ESTUDIO DEL EFECTO ZEEMAN EN Cd Laboratorio de Física Moderna III – Prof.: Efraín Solarte.
†BONILLA †Estudiantes

SUAREZ RAFAEL

†CIFUENTES

GARCIA ALVARO

del Departamento de Física – Facultad de Ciencias Naturales y Exactas. Universidad del Valle, Cali – Colombia Resumen

Se estudia el efecto Zeeman, visualizado experimentalmente con eldesdoblamiento de la línea espectral roja de 643,8 nm del Cadmio. El desdoblamiento se presenta en un patrón de anillos concéntricos a medida que se varía el campo magnético, obtenidos mediante el uso de un espectrómetro Fabry-Perot; se mide la separación entre las líneas de desdoblamiento. Se obtiene el mejor valor experimental para el magnetón de Bohr de μB = 7,276x10-24J/T ±1,940x10-30 J/T,que presenta un error porcentual de 21,54% frente al convencionalmente verdadero. Se proponen explicaciones para la obtención de errores tan elevados y se propone una posible manera de evitarlos. Introducción Se le denomina efecto Zeeman al desdoblamiento de las líneas espectrales atómicas cuando se encuentran influenciadas por un campo magnético externo. Michael Faraday fue el primero eninvestigar, aunque con poco éxito, la manera en que un campo magnético influencia el espectro atómico. Se registra como el primer resultado importante en este estudio el debido al físico holandés Pieter Zeeman, en 1896, quien demostró que en presencia de un campo magnético se presenta un desdoblamiento de algunas líneas espectrales en grupos de líneas muy próximas. La explicación de esto reside en lainteracción del momento magnético de cada a tomo con el campo externo. El cómo se de esta interacción depende del momento angular total del átomo, campo magnético respecto a un dispositivo óptico que haga posible la observación de las mencionadas líneas. Modelo Teórico Efecto Zeeman Normal: Fenómeno que solo ocurre para transiciones entre los estados atómicos con espín S = 0. El    momento angulartotal J L S de un estado se convierte entonces en un momento angular   orbital puro ( J L) . Para el momento magnético correspondiente simplemente que: se tiene

 J

 L

 S


donde
B

B

(1)


e 2me

 J
(3)

(2)

 L : Momento angular orbital.  S : Momento angular de espín.
Se tiene que, bajo la influencia de un campo magnético externo, cada orientación permitidade J con respecto a la dirección del campo, está asociada con una energía diferente. Debido a ello, se presenta la división de cada línea del espectro en otras líneas. El numero de estas líneas depende de los momentos angulares de espín y orbital. Resulta interesante, de igual manera, observar la dependencia del número de líneas espectrales observadas con la dirección del

B

: Magnetón de Bohr

me : Masa del electrón e : Carga elemental



h , h : Constante de Planck 2
 B , el

En un campo magnético externo momento magnético tiene la energía

E

  B

(4)

La componente del momento angular en la dirección del campo magnético puede tener los valores

se indica en la parte inferior de la figura 1. La componente π no cambia, mientras que las dos componentes σse desplazan en

JZ

mJ con mJ

J , J 1,..., J

frec.

E h

De manera que el termino con el momento  angular J se divide en 2J 1 componentes Zeeman equidistantes, las cuales difieren en un valor de mJ . El intervalo de energía de las componentes adyacentes mJ , mJ
1

(6)

con respecto a la frecuencia original. Aquí, ∆E se refiere al desdoblamiento energético equidistantecalculado en (5). Ángulos de observación:

es (5) En términos clásicos, el caso

E

B

mJ

Se puede observar el EFECTO ZEEMAN NORMAL en la línea espectral roja del Cadmio. Esta corresponde a la transición 1 un D2 ( J 2, S 0) 1P ( J 1, S 0) de 1 electrón de la quinta capa. En presencia del campo magnético, el nivel 1D2 se divide en 5 componentes Zeeman, y el nivel
1

mJ

0

corresponde a...