Efecto Zeeman Norma

“ESTUDIO DEL EFECTO ZEEEMAN NORMAL”
Murga Torres E. Enrique Murillo caballero Víctor Frank Sumaran Sandoval Joel J. Física Moderna, Universidad Nacional de Trujillo, Perú 9 de diciembre del 2011

RESUMEN
Estudiamos el Efecto Zeeman Normal y lo visualizamos experimentalmente por medio del interferómetro de Fabry – Perot, en el cual las líneas del Sodio sufren una alteración cuando se le colocaen un campo magnético. A medida que variaba el campo magnético, se observó en el patrón de interferencia del citado elemento como las líneas se desdoblaban claramente hasta estar separadas una de otras. El presente escrito pretende describir este fenómeno, dando una explicación del motivo por el cual se produce, analizando desde el punto de vista semiclasico y cuántico.

ABSTRACT
Normal ZeemanEffect We study and visualize experimentally by means of interferometer Fabry Perot, in which the sodium linesare altered when placed in a magnetic field. As varying the magnetic field was observed in the interference pattern of that element as the lines are clearly unfolded to be separated from each other. This paper aims to describe this phenomenon, giving an explanation of why it occurs,analyzing from the standpoint of semiclassical and quantum.

INTRODUCCION
En el año 1895 H. A. Lorentz en su teoría clásica de electrones predijo el desdoblamiento de los niveles de energía del átomo. Un año después de ocurrido esto P. Zeeman confirmo experimentalmente dicha predicción. Zeeman observó que - perpendicularmente a un campo magnético - en lugar de una línea espectral, se encontraba untriplete de líneas. Además, paralelamente a dicho campo encontró un doblete de líneas. Resulta curioso que al efecto mencionado anteriormente se lo conozca como efecto Zeeman normal, ya que luego de él se descubrió uno similar en el cual los desdoblamientos de los niveles de energía eran algo más complicados y se le denominó efecto Zeeman anómalo; sin embargo Goudsmit y Uhlenbeck en el año 1925enunciaron la hipótesis del spin electrón donde el llamado efecto Zeeman normal es el que no sigue la regla, solo que por esas cosas que trae el destino fue observado primero. El efecto Zeeman normal también fue explicado posteriormente por Bhor de forma semiclasica al desarrollar su modelo del átomo de hidrogeno y luego también explicado con la mecánica cuántica.

Momento Magnético de un electrónen orbita
Comencemos nuestro análisis del efecto Zeeman repasando el concepto de momento dipolar magnético o momento magnético. Una espira plana de corriente con área vectorial �� que conduce la corriente �� tiene un momento magnético µ definido por: µ = ���� ………………………….. (1) Cuando un dipolo magnético de momento µ se pone en un campo magnético ��, el campo ejerce un par de torsión �� = µ x ��en el dipolo. La energía potencial �� asociada con esta interaccion de define con la ecuación: �� = µ . �� …………………………(2) Ahora usaremos las ecuaciones (1) y (2), con el modelo de Bohr, para examinar la interacción de un átomo de hidrogeno con un campo magnético. El electrón en órbita (rapidez ��) equivale a una espira de corriente de radio �� y área ���� 2 . La corriente media �� es la cargapromedio, por unidad de tiempo, que pasa por un punto de la órbita. Es igual a la magnitud de la carga �� dividida entre el tiempo �� de una revolución, que es �� = 2����/��. Asi, �� = ����/2���� y de acuerdo con la ecuación (1), la magnitud �� del momento magnético es: �� = ���� =
���� 2����

���� 2=

������ 2

…………………….. (3)

También podemos expresar esto en términos de la magnitud �� de lacantidad de movimiento angular orbital. De la ecuación �� = ������ para una particula en orbita circular, y la ecuación (3) se transforma en: �� = 2�� ��……………………. (4) La relación de la magnitud de �� entre la magnitud de �� es giromagnetica. En el modelo de Bohr, �� =
��ℎ 2�� �� �� ��

= 2�� , y se llama razón o relación

��

= ��ℏ , donde ��=1,2,… Para un estado con �� = 1 (un estado...