Fizik

Güneşin Manyetik Alanını Ölçmeye Yardımcı Olan Zeeman Etkisi

Güneşin Manyetik Alanını Ölçmeye Yardımcı Olan Zeeman Etkisi



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

1800'lerin sonlarında, Pieter Zeeman adlı bir bilim insanı, tarihin geri kalanı için elektromanyetik alanında yayılacak bir keşif yaptığında laboratuvarında sodyum yakıyordu.

Bir bunsen brülöründe sodyum yakarken Zeeman, bu elementin yaydığı parlak D-çizgilerini gözlemliyordu - esasen sadece Güneş'ten gelenlere benzer ışık ışınlarının spektrumunu. Yanan sodyumu manyetik bir alana maruz bırakmaya karar verdi ve çizgilerin genişleyip değiştiğini gözlemledi.

Zeeman, ışığın elektromanyetik kuvvetlerden etkilenebileceğini keşfetmişti. Bu, Zeeman Etkisi olarak bilinmeye devam edecek. Pieter Zeeman'ın fizik alanına katkılarını anlamak ve Zeeman Etkisinin tam olarak ne olduğunu anlamak için biraz daha detaya inelim.

Zeeman Etkisi nedir?

Basitçe açıklanan Zeeman etkisi, bir manyetik alanın etkisiyle bir spektral çizginin bölünmesidir. Zeeman tarafından gerçekleştirilen orijinal deneyde olduğu gibi yanan sodyumdaki spektral çizgiler 600 nm'nin biraz altındaydı. Bu kullanım durumunda, çizgiler, orijinaline ek olarak daha çok ve daha az enerjik bir çizgi üreten statik bir manyetik alana maruz kalma nedeniyle bölünecektir.

Bu etkileşime tam olarak neden olan şey, statik manyetik alanın ışıktaki kuantum parçacıklarına bir tork uygulayarak bu parçacıkların açısal momentumunu etkilemesidir.

Bunu daha teknik bir düzeyde anlamak, bir elektronun herhangi bir zamanda bulunabileceği olası yerleri tanımlamak için kullanılan bir terim olan p orbitalinin, enerji kaybı olmaksızın bozulabileceği üç potansiyel kuantum durumuna sahiptir. Bununla birlikte, daha önce de belirttiğimiz gibi, ışık çizgilerini statik bir manyetik alana maruz bırakmak üç farklı enerji seviyesi üretir: düşük, orijinal ve yüksek.

P yörüngesinin her kuantum durumu, kendisiyle ilişkili bir manyetik dipole de sahiptir, bu nedenle manyetik alan kuantum durumlarıyla temas ettiğinde, onları üç farklı enerji düzeyine ayırır.

Durumlardan biri hattın enerjisini yükseltir, biri enerjiyi düşürür ve diğeri aynı enerjide kalır. Bu kuantum durumları enerjileri ayırıp değiştirdikçe, biraz farklı enerjiden üç farklı spektral çizgi yaratırlar.

Hala takip etmiyor musunuz? Az önce söylediklerimi özetlemek gerekirse, bu Zeeman etkisinin en basit durumu olarak bilinir, aksi takdirde Normal Zeeman etkisi olarak adlandırılır.

İLGİLİ: İNSAN DENEME İÇİN KAN SETİNDEN HASTALIKLARI GİDEREN MANYETİK ALET

Bir anlığına gerçeğe dönersek, Zeeman etkisinin, statik bir manyetik alanın kuvvetlerine bağlı olarak ışık dalgalarının farklı enerjilere bölünmesi olduğunu anlayabiliriz. Peki bu nasıl faydalıdır?

Manyetik alan yoğunluklarını ölçmemiz gereken alanlarda kullanışlıdır.

Zeeman etkisi, ışık dalgalarının dalga boylarını, bunlara neden olan manyetik alan kuvvetiyle ilişkilendirir. Bu, o kadar basit olmayan bazı matematiklerle, bilim adamlarının Zeeman etkisine neden olan orijinal manyetik alanın boyutunu geriye doğru hesaplayıp belirleyebilecekleri anlamına geliyor.

Aşağıdaki görüntüde anormal Zeeman etkisini gösteren 546.1 nm dalga boyundaki cıva buharlı lambanın spektral çizgileri.
A. Manyetik alan olmadan
B. Bir manyetik alanla, spektral çizgiler enine Zeeman etkisi olarak bölünür
C. Manyetik alan ile, uzunlamasına Zeeman etkisi olarak bölünmüş

Bu, özellikle güneşin ve diğer plazma cisimlerinin manyetik alanını gözlemlemek ve izlemek için kullanışlıdır. Bu aynı zamanda farklı spektroskopi formlarında devreye girer ve hatta MRI'larda kullanılır. Kuşların, değişen manyetik alanlar hakkında daha yakın bir izleme elde etmek için Zeeman etkisinden yararlanma şansı da var.

Artık Zeeman etkisini ve kullanımlarını açıklamak için elimden gelenin en iyisini yaptığıma göre, keşiflerine geri dönelim ve bu bilimsel ilkeyi neyin ortaya çıkardığına bakalım.

Zeeman Etkisi nasıl keşfedildi?

19. yüzyılda, bilim adamları ilk olarak elektrik, ışık ve manyetizma arasındaki kodu ve bağlantıları kırmaya başlıyorlardı. O zamanlar bunun üzerinde çalışan en iyi bilim adamlarından biri Hendrik Lorentz adında bir adamdı. Lorentz, Zeeman etkisinin keşfedilmesinde önemli bir rol oynamaya devam edecek, ancak aynı zamanda Einstein'ın özel görelilik teorisinin dönüşüm denklemlerini de önemli ölçüde türetmişti.

Lorentz, maddelerin farklı sabit dalga boylarında ışık yaydığını ve emdiğini bulmuştu. Özünde, var olan her madde, yaydığı farklı bir karakteristik ışık spektrumuna sahiptir.

1986'da Pieter Zeeman, ışığın manyetik alanlardan nasıl etkilendiğini inceliyordu. Işık kaynağı olarak sodyum yakma deneylerinden birinde, ışık spektrumundaki çizgilerin manyetik bir alana maruz bırakıldıktan sonra birkaç çizgiye bölündüğünü fark etti.

İLGİLİ: WI-FI İÇİN ALERJİK OLMANIZ MÜMKÜN MÜ?

Zeeman, bu örnekte deneyciydi, dolayısıyla etkiyi ilk gözlemleyen ve not alan kişi oldu. Lorentz o zamanlar Zeeman'ın akıl hocasıydı ve birlikte çalışırken, ışığın çizgilerindeki değişikliklerin Lorentz'in formüle ettiği elektron teorisi ile açıklanabileceğini fark ettiler.

Elektron teorisini kendim açıklamaya çalışmak ve muhtemelen onu mahvetmek yerine, Lorentz'in 1902'de yaptığı Nobel Ödülü kabul konuşmasında bunu kendisine açıklamasına izin vereceğim.

"Prof. Zeeman keşfini yaptığında, elektron teorisi ana özellikleriyle tamamlanmış ve yeni fenomeni yorumlayabilecek bir konumdaydı. Tüm dünyayı elektronlarla dolduran ve onları ışıkla birlikte titreştiren bir adam, akkor bir maddenin parçacıkları içinde titreşen ve ışık yaymasını sağlayan elektronlar olduğunu varsaymaktan çekinmeyecektir. Salınan bir elektron, olduğu gibi, bir dakika Hertz vibratörü oluşturur; çevreleyen eter üzerindeki etkisi, gerilmiş bir kordonun ucunu tuttuğumuzda ve onu ileri geri hareket ettirerek halatta tanıdık hareket dalgalarını oluşturduğumuzda sahip olduğumuz etkiyle hemen hemen aynıdır. Manyetik bir alandaki titreşimlerde bir değişikliğe neden olan kuvvete gelince, bu temelde, bir pusula iğnesi üzerindeki bir akımın etkisini keşfettiğinde Oersted tarafından tezahürü ilk kez gözlemlenen kuvvettir. "

Henüz öğrenmediyseniz, Lorentz ve Zeeman, Zeeman Teorisinin keşfi için 1902'de Nobel Fizik Ödülü'nü kazandı.

Günümüzde Zeeman etkisi, fizikçilerin atomlardaki enerji seviyesini belirlemelerine ve açısal momentumlarını belirlemelerine yardımcı olmaya devam ediyor. Nükleer ve diğer manyetik rezonansları incelemenin harika bir yolu. Son olarak, yıldızların manyetik alanlarını ölçmek için kullanılır.

Tüm bu alanlar muhtemelen tam olarak anlayamayacağımız kadar karmaşık olsa da, Zeeman etkisinin manyetik ışık etkileşimi anlayışımızı sonsuza dek değiştirdiğini kabul edebiliriz.


Videoyu izle: Güneş Enerji Sistemi Ekipmanlarının Seçimi ve Örnek Hesaplaması (Ağustos 2022).