Wasserstoff-FeinstrukturUntersucht man die Spektrallinien des Wasserstoffspektrums mit sehr hoher Auflösung, so findet man eng liegende Doublette. Diese Aufspaltung nennt man Feinstruktur und war eine der ersten experimentellen Beweise für den Elektronenspin.
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Spin-Bahn-KopplungDie Energieniveaus der Elektronen in Atomen werden durch die Wechselwirkung zwischen dem magnetischen Moment des Elektronenspins und dem Bahndrehimpuls des Elektrons beeinflusst. Anschaulich kann man sich vorstellen, dass die Bahnbewegung des Elektrons ein Magnetfeld hervorruft, das dann mit dem magnetischen Moment des Spins wechselwirkt. Das effektive Magnetfeld kann durch den Bahndrehimpuls des Elektrons ausgedrückt werden. Die Wechselwirkungsenergie ist die eines magnetischen Dipols in einem Magnetfeld und hat die Form: ![]() Wird eine Spektrallinie durch ein äußeres Magnetfeld aufgespalten, so spricht man vom Zeeman-Effekt. Die Spin-Bahn-Kopplung ist auch eine magnetische Wechselwirkung, allerdings mit dem von der Bahnbewegung des Elektron erzeugten Magnetfeld innerhalb der Atoms. Dies wurde auch "innerer Zeeman-Effekt" genannt.
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Effektives Magnetfeld der BahnDas Magnetfeld im Bezugssystem des Elektrons ergibt sich aus der Bahnbewegung und lautet: ![]() Nimmt man eine Kreisbahn an, so ist der Drehimpuls mrv und das Feld kann durch den Bahndrehimpuls L ausgedrückt werden: ![]() Für ein Wasserstoffelektron im 2p Zustand mit vierfachem Bohrschen Radius ergibt dies ein Magnetfeld von ca. 0,3 Tesla. Dies stimmt gut mit der beobachteten Linienaufspaltung der Wasserstoff-Feinstruktur überein . | Index Mehr zur Schrödinger- gleichung | ||
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Magnetfeld im Elektronensystem![]()
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