Страница 84 из 161
После великого открытия спина Уленбек в 1927 г. эмигрировал в США, в университет Мичигана. В середине 1930-х гг. вернулся в Нидерланды, где стал приемником Крамерса в университете Утрехта. В 1939 г. он возвратился в Мичиганский университет. С 1960 г. работал в Рокфеллеровском институте в Нью-Йорке, был иностранным членом �тальянской Академии.
Гоудсмит также эмигрировал РІ 1932 Рі. РІ РЎРЁРђ РІ Мичиганский университет. Р’ течение Второй РјРёСЂРѕРІРѕР№ РІРѕР№РЅС‹ РѕРЅ работал СЃ радарами, Р° позднее возглавил очень секретную РјРёСЃСЃРёСЋ РїРѕРґ кодовым именем Алкос. Рта РјРёСЃСЃРёСЏ следовала Р·Р° наступающими войсками СЃРѕСЋР·РЅРёРєРѕРІ РІ Европе, Р° РІ некоторых случаях Рё опережала РёС…, чтобы узнать уровень работ РїРѕ созданию немцами атомной Р±РѕРјР±С‹. Было установлено, что немецкие ученые РЅРµ достигли больших успехов РІ этой области, Рё Гитлер РЅРµ РјРѕРі иметь этого оружия РґРѕ конца РІРѕР№РЅС‹. Гоудсмит написал РѕР± этой РјРёСЃСЃРёРё РєРЅРёРіСѓ РњРёСЃСЃРёСЏ Алкос.
В заключение мы можем видеть, что полное развитие квантовой механики в течение ряда лет дало адекватную трактовку поведения атомов и молекул. Для нас, однако, то, что было описано, достаточно, чтобы понять главные факты. Мы можем представить себе атомы и молекулы в виде сложных систем, которые могут находиться в нескольких энергетических состояниях. В простейшей системе, атоме, эти энергетические состояния образуются его электронами. Разность энергии между орбитами электронов соответствует фотонам, испускаемым в видимом и ультрафиолетовом диапазонах спектра. Однако энергия, соответствующая данной орбите, может изменяться за счет возмущения, вызываемого разными причинами. �ми могут быть взаимодействия магнитного момента электрона (из-за спина) с магнитными моментами, получающимися при их вращении вокруг ядер, или с магнитным моментом самого ядра, или под действием внешних магнитных полей (эффект Зеемана), или электрических полей (эффект Штарка). В результате этих взаимодействий энергетический уровень невозмущенной орбиты расщепляется на несколько подуровней, которые слегка различаются по энергии. Переходы, которые могут быть между этими подуровнями, соответствуют т.н. тонкой или сверхтонкой структуре, и длины волн, соответствующие этим переходам, лежат в инфракрасном или радиочастотном диапазоне спектра.
Молекулы более сложные системы, состоящие РёР· атомов. РљСЂРѕРјРµ электронных уровней, РѕРЅРё РјРѕРіСѓС‚ иметь Рё РґСЂСѓРіРёРµ энергетические СѓСЂРѕРІРЅРё РІ результате вращательных движений, Р° также РёР·-Р·Р° того, что атомы, входящие РІ РёС… состав, РјРѕРіСѓС‚ колебаться относительно своего положения равновесия. Согласно квантовой механике, энергии, соответствующие этим вращательным Рё колебательным движениям, также квантованы. Таким образом, получается, что любая электронная конфигурация обладает набором энергетических уровней, которые можно назвать вращательно-колебательными. Рнергии, которые соответствуют скачкам между этими СѓСЂРѕРІРЅСЏРјРё РІ определенной электронной конфигурации, очень малы, Рё РёРј соответствуют длины волн инфракрасного Рё микроволнового диапазонов.
Р�так, РІ спектре любой субстанции РІСЃРµ линии РІ РІРёРґРёРјРѕРј Рё ультрафиолетовом диапазоне, РІ РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕРј, получаются РёР·-Р·Р° электронных переходов, РІ то время как линии РІ инфракрасном Рё микроволновом диапазонах получаются РёР·-Р·Р° вращательно-колебательных уровней, или между РїРѕРґСѓСЂРѕРІРЅСЏРјРё тонкой Рё сверхтонкой структуры, или между РїРѕРґСѓСЂРѕРІРЅСЏРјРё, которые получаются РІ результате эффектов Зеемана Рё Штарка. Рто правило РЅРµ совсем строгое, поскольку энергии, соответствующие высоко возбужденным электронным СѓСЂРѕРІРЅСЏРј (СѓСЂРѕРІРЅРё электронов, лежащим далеко РѕС‚ СЏРґСЂР°, которые часто называют ридберговскими), мало отличаются, Рё переходам между РЅРёРјРё соответствуют волны инфракрасного Рё микроволнового диапазонов. РњС‹ РЅРµ будем рассматривать этот случай.
ГЛАВА 9
МАГН�ТНЫЙ РЕЗОНАНС
РњС‹ видели, что вращательные движения любой частицы, атома или молекулы РїСЂРёРІРѕРґСЏС‚ Рє возникновению магнитного момента, РЅР° который влияет внешнее магнитное поле. Ради простого представления РјС‹ можем рассматривать магнитный момент нашей частицы РІ РІРёРґРµ стрелки, которая указывает некоторое направление. Внешнее магнитное поле воздействует РЅР° магнитный момент частицы, С‚.Рµ. РЅР° стрелку, вызывая пару СЃРёР», которые стараются повернуть Рё выстроить ее РІ направлении поля. Однако если частица вращается РІРѕРєСЂСѓРі своей РѕСЃРё, РїРѕРґРѕР±РЅРѕ вращению Земли или СЃРїРёРЅСѓ электрона, наличие вращения кардинально меняет действия этих СЃРёР», Рё магнитный момент частицы начинает вращаться РІРѕРєСЂСѓРі направления внешнего поля СЃ угловой скоростью (пропорциональной магнитному полю), которая известна, как лармороваская частота (РїРѕ имени ирландского ученого, открывшего это явление). Ртот РІРёРґ движения называется ларморовской прецессией. Рто движение РїРѕРґРѕР±РЅРѕ движению волчка, вращающегося РІРѕРєСЂСѓРі своей РѕСЃРё, наклоненной РїРѕ отношению Рє вертикали: РѕСЃСЊ вращения медленно поворачивается РІРѕРєСЂСѓРі вертикали (СЂРёСЃ.33), совершая прецессионное движение.