2. Effet Zeeman des atomes et ions libres
• Généralités
Pour un atome ou un ion libre (dans la suite de l'article, on utilisera le mot « atome » pour désigner l'une ou l'autre entité), la symétrie géométrique de H0 comporte, notamment, toutes les rotations autour d'axes passant par le noyau atomique O. Il en résulte qu'en champ magnétique nul chaque niveau propre Ei possède un moment cinétique total F⃗ de module bien défini √F(F + 1), avec F = 0, 1, ... ou avec F = 1/2, 3/2, ... et une dégénérescence d'ordre 2F + 1. On prendra ici h/2 π comme unité de moment cinétique. Les règles de sélection pour les transitions dipolaires électriques ou magnétiques (les plus intenses et les seules considérées ici) sont :
Si B⃗ est non nul, on peut prendre sa direction comme axe des z, convention qui sera conservée dans toute la suite. La symétrie géométrique de H se réduit à C∞h. Le moment cinétique total des niveaux propres de H n'est plus défini en toute rigueur, mais la composante Fz de F⃗ suivant l'axe Oz reste bien définie : Fz = M, avec M = 0, ± 1, ... ou avec M = ± 1/2, ± 3/2, ... Les règles de sélection s'écrivent ΔM = 0 ou ± 1 et s'accompagnent de règles de polarisation. Pour les transitions dipolaires électriques (les plus intenses) :
– Une transition ΔM = 0 est dite transition π. Elle est polarisée linéairement, parallèlement à Oz, et n'apparaît donc pas en observation longitudinale, c'est-à-dire dans la direction de B⃗ […]
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