Spektrum garis atomik teramati saat arus listrik dialirkan melalui gas di dalam sebuah tabung lecutan gas. Garis-garis tambahan dalam spektrum emisi teramati teramati jika atom-atom tereksitasi tereksitasi diletakkan diletakkan di dalam medan magnet luar. Satu garis di dalam spektrum garis emisi terlihat sebagai tiga garis (dengan dua garis tambahan) di dalam spektrum apabila atom diletakkan di dalam medan magnet. Terpecahnya satu garis menjadi beberapa garis di dalam medan magnet dikenal sebagai efek Zeeman.
pemisahan garis spektrum atomik di dalam medan magnet Efek Efek Zeeman Zeeman tidak tidak dapat dapat dijelas dijelaskan kan menggu menggunak nakan an model model atom atom Bohr. Bohr. Dengan demikian diperlukan model atom !ang lebih lengkap dan lebih umum !ang dapat menjelaskan efek Zeeman dan spektrum atom berelektron ban!ak. Sebelumn! Sebelumn!aa Sommerfeld Sommerfeld (Arnold Sommerfeld "#$# % "&'" erman) memperluas gagasan Bohr dengan mengajukan berbagai orbit elips untuk harga n !ang !ang sama. sama. Somm Sommerf erfeld eld mena menamb mbah ahka kan n aturan aturan selek seleksi si pada pada pros proses es trans transisi isi elek elektr tron on
berd berdas asar arka kan n
tiga tiga
bila bilang ngan an
kuan kuantu tum m
!akni akni
bila bilang ngan an
kuan kuantu tum m
utamaukura utamaukuran n orbit n bilangan kuantum kuantum bentuk orbit l dan bilangan kuantum arah orbit ml .
*odel atom Bohr-Sommerfeld mengalami masalah ketika tidak mampu menjelaskan gejala lain !ang dikenal sebagai Efek Zeeman +nomali. Efek Zeeman anomali merupakan fenomena di mana ditemukan lebih ban!ak lagi garis spektrum selain garis-garis spektrum pada efek Zeeman (terpisahn!a garis-garis spektral dalam suatu spektrum jika sumber spektrum dipaparkan pada medan magnet) akibat pengaruh medan magnetik. ,ebih jelasn!a efek Zeeman anomali adalah terpisahn!a garis-garis spektral menjadi beberapa garis !ang saling berdekatan karena pengaruh medan magnet luar !ang lebih kecil densitas fluks magnetn!a. Efek ini disebut anomali karena tidak sesuai dengan ramalan klasik. ara fisikaan pada saat itu me!akini baha diperlukan bilangan kuantum tambahan untuk menjelaskan gejala efek Zeeman anomali tersebut. enjelasan fenomena ini diberikan oleh auli ( Wolfgang Pauli "&/0 % "&'# Siss) melalui hipotesisn!a baha elektron memiliki spin intrinsik !ang berkontribusi terhadap penambahan momentum sudut total atom. 1erjadin!a Efek Zeeman +nomali dapat dijelaskan auli dengan men!atakan hipotesis baha terjadin!a Efek Zeeman +nomali karena adan!a rotasi tersembun!i !ang menghasilkan momentum sudut tambahan. 2ntuk menjelaskan fenomena efek Zeeman anomali auli mengusulkan bilangan kuantum ke empat !ang han!a dapat memiliki dua harga. 3de !ang sama mengenai spin elektron diungkapkan oleh
Goudsmit ( Samuel Abraham
Goudsmit "&4/-"&5# Belanda) dan 2hlenbeck ( George Eugene hlenbe!"
"&44-"&## Belanda) kemudian mengajukan hipotesis baha rotasi tersembun!i ini disebabkan karena elektron memiliki momentum sudut intrinsik !ang bebas dari momentum sudut orbitaln!a (bukan dari momentum sudut orbital) dan momentum sudut intrinsik ini berkaitan dengan electron !ang berputar pada porosn!a sendiri mirip dengan rotasi Bumi pada poros!a sendiri (momen magnetik elektron) dan karena itu disebut spin elektron. Bilangan kuantum ke empat s digunakan untuk men!atakan momentum sudut spin elektron tersebut. *enurut teori Dirac (Paul Adrien Mauri!e #ira! "&4/-"� 3nggris) bilangan kuantum ini han!a boleh memiliki harga s 6 7. *omentum sudut total atom akibat spin elektron ini besarn!a adalah8
Spin elektron mengalami
kuantisasi ruang seperti haln!a
9ektor
momentum sudut orbital. :uantisasi ruang spin elektron ini din!atakan dengan bilangan kuantum magnetik spin ms !ang memiliki harga ms 6 ;7 dan ms 6 -7. +dan!a kuantisasi ruang spin elektron ini dibuktikan melalui eksperimen !ang dilakukan oleh Stern ( Otto Stern "###-"&$& erman) dan Gerlacht ( Walter Gerla!ht "##&-"&5& erman).
ada
tahun
"&//
Stern-Gerlach
melakukan
eksperimen
untuk
membuktikan baha partikel (elektron dalam hal ini) memiliki momentum sudut intrinsik. Skematik eksperimen Stern-Gerlacht diilustrasikan seperti pada gambar berikut.
+tom-atom perak diuapkan di dalam o9en bergerak melalui kolimatorkolimator celah sempit sampai meleati kutub-kutub medan magnet !ang memiliki kuat medan magnet dipol dalam arah sumbu Z sebesar µ z . :arena atom perak ini memiliki momen magnetik maka akan mengalami defleksi dengan ga!a magnetik8
ika efek Zeeman disebabkan oleh adan!a medan magnet eksternal maka efek Zeeman anomali disebabkan oleh rotasi dari elektron pada porosn!a.
baah. 1iap orientasi spin elektron memiliki energi !ang berbeda tipis sehingga terlihat sebagai garis spektrum !ang terpisah. Gambar di samping menjelaskan garis spektral atom !ang terpisah di dalam medan magnet berasal dari spin elektron. Spin elektron diakili oleh bilangan kuantum tersendiri !ang disebut bilangan kuantum magnetik spin (atau biasa disebut spin saja). =ilai bilangan kuantum spin han!a boleh satu dari dua nilai ;7 atau >7. jika m s adalah bilangan kuantum spin komponen momentum sudut arah sumbu-? dituliskan sebagai S z 6 m sћ Dari hasil eksperimen diperoleh baha 9ektor momen magnetik dari atom !ang ditempatkan pada medan magnetik eksternal han!a memiliki dua arah. di mana
Spin ke atas din!atakan dengan
Spin ke baah din!atakan dengan
Efek Zeeman anomali merupakan pengecualian gejala tambahan garis spektrum !ang tidak sesuai dengan jumlah !ang diperkirakan. *isaln!a garis pertama deret Balmer dari atom hidrogen !ang menunjukkan sebuah struktur halus oleh hipps dan 1a!lor. Selain itu dapat dipahami berdasarkan contoh efek Zeeman
di
mana
efek Zeeman di beberapa
atom (misaln!a hidrogen )
menunjukkan triplet sama-spasi sedangkan dalam atom lain medan magnet
membagi garis menjadi empat enam atau garis bahkan lebih dan beberapa kembar tiga menunjukkan jarak !ang lebih luas dari sebelumn!a. 2ntuk itu dapat diambil kesimpulan baha efek Zeeman anomali adalah efek Zeeman normal ketika spin elektron disertakan sehingga terjadi berbagai pola !ang memberikan jumlah pemisahan lebih ban!ak. @=ormal@ efek Zeeman
enis
membelah
@+nomali@ efek Zeeman
diamati :etika spin elektron !ang disertakan ada berbagai
dengan hidrogen dan singlet pola !ang lebih besar pemisahan. seng.
enis membelah diamati untuk spin 4 men!atakan sejak spin tidak memberikan kontribusi momentum sudut.
