Ζέεμαν, Πίτερ

(Pieter Zeeman, Ζόνεμαϊρ 1865 – Άμστερνταμ 1943). Ολλανδός φυσικός. Σπούδασε στο πανεπιστήμιο του Λέιντεν, όπου δίδαξε προτού γίνει καθηγητής στο πανεπιστήμιο του Άμστερνταμ. Ξεκινώντας από τα πειράματα πάνω στο φαινόμενο Φαραντέι και από τις θεωρητικές υποθέσεις του Λόρεντζ, ο Ζ. άρχισε να ερευνά αν οι φωτεινές ακτινοβολίες επηρεάζονται από ισχυρά μαγνητικά πεδία. Οι έρευνες αυτές τον οδήγησαν στην ανακάλυψη του φαινομένου το οποίο φέρει το όνομά του. Το φαινόμενο αυτό χαρακτηρίζεται από την υποδιαίρεση μιας φασματικής γραμμής σε περισσότερες συνιστώσες, με την παρουσία ενός μαγνητικού πεδίου. Το 1902 τιμήθηκε με το βραβείο Νόμπελ μαζί με τον Λόρεντζ. Η ανακάλυψη του μαγνητο-οπτικού φαινομένου Ζ. ήταν αποφασιστική στην ανάπτυξη των κβαντικών θεωριών για τα φωτεινά φαινόμενα, μέσα στο πλαίσιο των οποίων το φαινόμενο Ζ. βρήκε πλήρη ερμηνεία και δικαίωση για τα όσα βασίστηκαν σε αυτό. φαινόμενο Ζ. Κατά τη μελέτη του φάσματος που δίνουν οι ατμοί του υδραργύρου, ο Ζ. κατόρθωσε να διαπιστώσει ότι όταν οι ακτίνες είναι παράλληλες προς το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο, διχοτομούνται οι γραμμές του φάσματος (διάμηκες φαινόμενο Z.), ενώ όταν οι ακτίνες είναι κάθετες, οι γραμμές διαιρούνται σε τρεις συνιστώσες (εγκάρσιο φαινόμενο Z.). Στην πρώτη περίπτωση οι γραμμές ήταν πολωμένες κυκλικά, ενώ στη δεύτερη ευθύγραμμα. Μία ερμηνεία του φαινομένου Ζ. μπορεί να δοθεί ξεκινώντας από το πρότυπο του ατόμου του Μπορ. Στο πρότυπο αυτό τα ηλεκτρόνια κινούνται σε στάθμες σαφώς καθορισμένης ενέργειας και η εκπομπή των φωτεινών ακτινοβολιών συντελείται όταν ένα ηλεκτρόνιο μεταπίπτει από μια στάθμη που ανήκει σε ομάδα υψηλότερης ενέργειας σε άλλη στάθμη που ανήκει σε ομάδα χαμηλότερης ενέργειας. Εφόσον το άτομο δεν δέχεται μαγνητικές ή ηλεκτρικές επιδράσεις, η ενέργεια που αντιστοιχεί στις στάθμες κάθε ομάδας είναι ίση και η μετάπτωση από μια οποιαδήποτε στάθμη μιας ομάδας σε μια οποιαδήποτε μιας άλλης συνεπάγεται πάντα την εκπομπή φωτονίων καθορισμένης συχνότητας η οποία εκφράζεται από τη σχέση του Μπορ ΔΕ = hv. Συνεπώς, όλες οι ακτινοβολίες, που προκύπτουν από τις μεταπτώσεις ανάμεσα στις στάθμες οι οποίες ανήκουν στις δύο ομάδες Α και Β, έχουν την ίδια συχνότητα ν και προκαλούν γραμμές οι οποίες στο φάσμα επικαλύπτονται. Υπό την επίδραση ενός μαγνητικού πεδίου, οι τροχιές των ηλεκτρονίων συμπεριφέρονται ως μαγνητικά ελάσματα, στα οποία αντιστοιχούν διάφορες ενέργειες ανάλογα με τον προσανατολισμό τους ως προς τις δυναμικές γραμμές του εξωτερικού πεδίου. Υπό τις συνθήκες αυτές παρουσιάζεται λίγο ή πολύ σημαντική μεταβολή στη διαφορά της ενέργειας που αντιστοιχεί σε κάθε μετάπτωση και οι διάφορες μεταπτώσεις που συντελούνται ανάμεσα σε δύο στάθμες προκαλούν ακτινοβολίες με ελαφρά διαφορετικές συχνότητες. Έτσι οι γραμμές του φάσματος, που συνέπιπταν προηγουμένως, τώρα πια δεν επικαλύπτονται. Στις πιο απλές περιπτώσεις, η γραμμή διαιρείται σε δύο ή τρεις συνιστώσες. Το φαινόμενο εμφανίζεται πιο περίπλοκο, όταν στο άτομο υπάρχουν ηλεκτρόνια, το σπιν των οποίων δεν αντισταθμίζεται από την παρουσία ηλεκτρονίων με αντίθετο σπιν. Στην περίπτωση αυτή, η πραγματική μαγνητική ροπή των ηλεκτρονίων, σε συνδυασμό με το συνιστάμενο σπιν, εισάγει και άλλες διαφορές ενέργειας όταν δρα ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο. Το φαινόμενο αυτό προκαλεί υποδιαίρεση των γραμμών σε μεγαλύτερο αριθμό συνιστωσών.