שדה אפקטיבי שאלה ותשובה

[kasirershahar]

שאלה:
שחר שלום ,
נתקלתי בשאלה באחד המבחנים שאני לא מצליחה לענות עליה ולאחר שקראתי המון חומר אני עדיין לא מגיעה לתשובה ואשמח להסבר.
"כאשר אין שדה מגנטי חיצוני בכל זאת יש פיצול של רמות שנגרם מאפקט זימן ושניתן לראות אותו בספקטרוסקופיה.." אני לא מבינה מאיפה נובע פיצול הרמות הרי אפקט זימן הוא פיצול של רמות אנרגיה שנגרם בהפעלת שדה מגנטי! ומסיר את הינוון .. ולכן אני לא מבינה איך עדיין ישנו פיצול בהיעדר השדה המגנטי... ? האם זה בגלל התנע הזוויתי ?

תשובה:
קודם כל יש פה בעיה של חוסר עקביות בטרמינולוגיה. בחלק מהמקומות משתמשים בשם "אפקט זימן" לתאר השפעה של שדה חיצוני בלבד בעוד בחלק אחר מהמקורות (וזה מה שרון עושה גם במבחנים) משתמשים בשם זה לתיאור השפעה של כל שדה מגנטי על הספין של האלקטרון, כולל שדות מגנטיים פנימיים באטום.

במקרה של השאלה הזו הכוונה היא לאפקט ספין מסילה שבו השדה המגנטי שנוצר כתוצאה מתנועת האלקטרון סביב הגרעין, כלומר מהתנע הזויתי של האלקטרון (זהו שדה מגנטי מסילתי), משפיע על הספין של האלקטרון. זה יוצר הבדל באנרגיות בין ספין ושדה מסילתי באותו כיוון (אנרגיה נמוכה יותר) לבין כיוונים הפוכים שלהם (אנרגיה גבוהה יותר). בשאלות האלו מבקשים בדרך כלל לחשב את השדה האפקטיבי כאשר הכוונה היא לשדה המגנטי החיצוני שהיה יוצר את אותו פיצול ברמות בגלל ההשפעה שלו על הספין של האלקטרון כמו השדה המסילתי.