Efek Zeeman

Anggap suatu elektron bermassa me bergerak dalam suatu orbit berjari-jari r dengan frekuensi f. Momentum sudut elektron ini adalah L = mevr = meωr2 = 2meπfr2. Gerakan elektron inilah menimbulkan arus. Arus didefinisikan sebagai banyaknya muatan yang mengalir tiap detik, jadi arus yang disebabkan oleh gerakan elektron ini sama dengan I = qf = -ef. Gerakan elektron ini juga menimbulkan medan magnet (ingat partikel bermuatan yang beregrak akan menimbulkan medan magnetik). Jika elektron ini diberi medan magnetik (kita namakan medan magnetik luar), B (misalnya berarah sejajar sumbu z) akan memberikan torsi yang akan mengubah arah gerakan elektron. Besarnya Torsi, (τ), akibat medan magnetik ini diberikan oleh rumus:
τ = μ X B
μ adalah suatu besaran yang dinamakan momen magnetik, besarnya μ = IA. Arah momen magnetik sama dengan arah momentum sudut untuk partikel yang bermuatan positif (gambar 1b) dan berlawanan dengan arah momentum sudut untuk partikel yang bermuatan negatif (gambar 1c).
gambar efek zeeman
Gambar
A adalah luar dari bidang orbit. Dengan menggunakan nilai I dan A = πr2, kita peroleh;
Jadi, besarnya torsi yang disebabkan oleh medan B  (2)
Torsi inilah yang memutar orbit elektron (gambar 2a).
fig.efek zeeman
Gambar 2
Berapa besar energi magnetik yang dapat diserap oleh elektron??
Energi yang diberikan oleh medan magnetik adalah  

E = μB cos θ = (–e/2me)LB cos θ

Di mana θ adalah sudut antara medan magnetik B dan momen magnetik μ. Besaran dalam kurung  (-e/(2me ) dinamakan ratio giromagnetik (gyromagnetic ratio). Sekarang perhatikan gambar 2b. Dari gambar terlihat bahwa cos θ = mlℏ/L sehingga kita peroleh:
Atau
Misalnya untuk l = 1, kita mempunyai ml = 1, 0 dan -1. Energi elektron yang semula besarnya E0 sekarang berubah menjadi:
Jadi ada tiga kemungkinan nilai energi yang dimiliki oleh elektron (tingkat energi elektron sekarang pecah menjadi 3 bagian). Untuk l = 2 energi elektron akan pecah menjadi 5 bagian (sesuai dengan ml). Dari sini kita lihat pentingnya gerak orbit elektron. Juga kita lihat berapa eratnya hubungan antara ml dengan medan magnetik. Itulah sebabnya ml dinamakan bilangan kuantum magnetik.
fig. efek zeeman
Gambar 3
Pecahnya tingkat energi ini telah dibuktikan secara eksperimen oleh Zeeman. Garis spektrum yang semula 1 pecah menjadi beberapa bagian ketika atom hidrogen diberi medan magnetik kuat. Pecahnya garis spektrum ini ternyata merupakan akibat transisi dari tingkat energi yang terpecah itu (lihat gambar 3).
gambar efek zeeman
Gambar 4

0 Response to "Efek Zeeman"

Post a Comment

Sobat ASF! Berikan Komentar di kolom komentar dengan bahasa yang sopan dan sesuai isi konten...Terimasih untuk kunjunganmu di blog ini, semoga bermanfaat!

Note: Only a member of this blog may post a comment.

Iklan Atas Artikel

Iklan Tengah Artikel 1

Iklan Tengah Artikel 2

Iklan Bawah Artikel