Re: direzione privilegiata

From: Elio Fabri <mc8827_at_mclink.it>
Date: Wed, 25 Aug 2004 21:18:18 +0200

francois ha scritto:
> Supponiamo di avere un sistema di riferimento tridimensionale OXYZ
> levogiro e mettiamo nell'origine O un pezzo di materiale formato da
> atomi con un grande J (=> modulo del vettore momento angolare totale > orbitale + spin).
Comincerei col dire che "pezzo di materiale" non e' detto bene,
perche' se si tratta di materia condensata di solito non puoi trattare
gli atomi come indipendenti.
Meglio quindi pensare a un gas.

> Immergiamo il sistema in un campo magnetico uniforme B (orientato ad
> esempio lungo l'asse Z nel verso delle z crescenti).
> Il momento J tender� quindi ad allinearsi con il campo magnetico B.
Gia' su questo "tendera'" ci sarebbe da dire... Ma diamolo per buono,
perche' di regola e' vero.

> Supponiamo - inoltre - di trovarci a temperature tali da trascurare
> gli effetti di agitazione termica... quindi basse temperature! :-)
>
> Supponiamo ora che questo atomo non si trovi inizialmente nello stato
> fondamentale e ad un certo punto si disecciti emettendo un fotone:
>
> atomo* --> atomo + fotone
>
> Domande.
>
> Si pu� prevedere in quale direzione verr� emesso questo fotone?
> Mi spiego meglio: � possibile che esista una direzione privilegiata di
> emissione? Emissione condizionata dallo spin (o da J) dell'atomo
> emettitore?!
>
> Inoltre, si pu� dire qualcosa a proposito della polarizzazione del
> fotone emesso?
Tutto dipende anche dallo stato di arrivo. Anch'esso avra' un certo J.
Di solito l'emissione di un fotone avviene in una "transizione di
dipolo elettrico", per la quale valgono certe "regole di selezione"
tra i numeri quantici degli stati iniziale e finale.
Distribuzione angolare e polarizzazione dei fotoni emessi dipendono
appunto dalla transizione.

E' essenziale la differenza tra le componenti z di J (iniziale e
finale).
Se Delta Jz = 0, la prob. di emissione va come sin^2(theta), essendo
theta l'angolo tra la direzione di osservazione e quella del campo.
Se Delta Jz = +1 oppure -1, va invece come cos^2(theta).

Di solito le diverse transizioni si possono distinguere facilmente,
perche' corrispondono a variazioni di energia diverse, quindi a
diverse frequenze del fotone emesso (effetto Zeeman).

Per le polarizzazioni il discorso sarebbe un po' piu' lungo, ma se sai
quale sarebbe l'emissione classica di una carica accelerata, ci puoi
arrivare per quella strada.
La transizione con Delta Jz = 0 equivale a una carica che oscilla
lungo l'asse z.
La transizione con Delta Jz = +/-1 equivale invece a una carica che si
muov di moto circolare uniforme nel piano (x,y), inun caso in senso
orario, nell'altro in senso antiorario, ma non mi chiedere quale e
quale :-)

> Cambia qualcosa - e come? - se eseguiamo l'esperimento a temperature
> elevate?
Certo: in quel caso tutti gli orientamenti sono equiprobabili, quindi
l'emissione e' isotropa e non polarizzata.
                            

------------------------------
Elio Fabri
Dip. di Fisica - Univ. di Pisa
------------------------------
Received on Wed Aug 25 2004 - 21:18:18 CEST