45. Применение к случаю нормального зееман-эффекта.
Классическая трактовка. Ларморовская прецессия. Если атом помещен в слабое магнитное поле, то по классической теории можно показать, что орбита прецессирует около оси, параллельной магнитному полю, с угловой частотой
где — масса электрона. Эта прецессия называется прецессией Лармора, а частота — частотой Лармора (см. [45], стр. 103, а также [40]). (Заметим, что эта частота равна лишь половине «циклотронной частоты», т. е. частоты, с которой свободный электрон обходит окружность в магнитном поле.)
Рассмотрим сначала какую-то отдельную орбиту, по которой частица, например, вращается вокруг оси
с угловой частотой
означает вращение против часовой стрелки, — со означает вращение по часовой стрелке. Если наблюдать атом в направлении оси
то мы обнаружим свет, поляризованный по кругу, причем электрический вектор вращается в том же направлении, что и электрон. Если наблюдать атом нормально к оси
то достигающее нас электрическое поле зависит только от проекции движения электрона на ось, нормальную к направлению наблюдения. Проекция кругового движения на такую ось является просто прямолинейным гармоническим движением, так что свет, видимый в направлении, параллельном плоскости движения, будет поляризован в направлении, перпендикулярном к направлению наблюдения и параллельном плоскости движения электрона.
Если магнитное поле повернуть в направлении
то компоненты движения в направлении
остаются неизменными, а компоненты движения в плоскости
изменяются. Частоты атомов, вращающихся по орбитам против часовой стрелки в плоскости
возрастают на
а частоты атомов, вращающихся по часовой стрелке, убывают на ту же величину. Поэтому при наблюдении вдоль направления магнитного поля линия излучения расщепляется на две линии с противоположно направленной круговой поляризацией, как показано на рис. 77. Электроны, движущиеся в направлении оси
не могут излучать в этом направлении, поэтому в свете, испускаемом в направлении оси
не будет неотклоненных линий. Если атом наблюдается нормально к оси
то
там будет неотклоненная линия, создаваемая электронами, которые движутся в направлении оси
Она будет поляризована в направлении оси
Компоненты движения электрона в плоскости
создадут две отклоненные линии, каждая из которых будет линейно поляризована в направлении, нормальном к оси
Общая картина показана на рис. 78.
Рис. 77.
Рис. 78.
Если излучение наблюдается в каком-либо промежуточном направлении, то получается эллиптически поляризованный свет.