Was ist ein Magnetogram? Teil 2

 Spektrallinien entstehen, wenn Elektronen ihre Quantenzustände (anschaulich: Bahnen) im Atom verändern. Da Elektronen sowohl als sich "drehende" Ladungen (Spin) ein eigenes Magnetfeld haben, als auch das den Atomkern "umkreisende" Elektron ein Magnetfeld erzeugt, ändern sich die Energien der Quantenzustände, wenn das Atom sich in einem magnetischen Feld befindet.

Damit ändert sich auch die Differenzenergie, es sind mehrere Übergänge möglich. Dadurch spalten die Spektrallinien in zwei oder mehr Komponenten auf. Die Aufspaltung ist proportional zum Quadrat der Wellenlänge der Urspungslinie und der Stärke des Magnetfeldes.

Beim sog. normalen Zeemaneffekt gibt es drei Komponenten, eine bei der ursprünglichen Wellenlänge und je eine mit kleinerer bzw. größerer Wellenlänge.

Nun hängt es noch ab, aus welcher Richtung man das Magnetfeld mit den darin befindlichen Atomen beobachtet:

Longitudinaler Zeemaneffekt: Wenn wir in Richtung der Feldlinien blicken, verschwindet die mittlere Linienkomponente. Das Licht der beiden anderen Komponenten ist entgegengesetzt zirkular polarisiert (die Schwingungsebene dreht sich). Ist die langwellige Komponente rechts zirkular polarisiert, so blicken wir auf einen Nordpol.

So kann man die Polarität messen.

Transversaler Zeemaneffekt: Wenn wir senkrecht auf das Magnetfeld blicken, so sieht man alle drei Linien. Das Licht der mittleren Linie schwingt parallel zum Feld, das der äußeren Linie  senkrecht dazu (lineare Polarisation).

Die beiden Abbildungen sind dem Buch: Scheffler/Elsässer Physik der Sterne und der Sonne (1974) entnommen.

In der ersten Abbildung sehen wir die beiden Fälle als Skizze.

Die zweite Abbildung zeigt zwei übereinandergelegte  winzige Ausschnitte des Sonnenspektrums (von links nach rechts). Senkrecht verlaufen Absorptionslinien. Die dicken schwarzen waagerechten Striche sind Sonnenflecken, da fehlt einfach alles Licht. Man sieht, wie die Absorptionslinien in den Sonnenflecken aufgespalten sind.

Das obere Spektrum Spektrum zeigt nur die langwellige Komponente, das untere nur die kurzwellige Komponente (Blau ist links), da das Spektrum zweimal durch unterschiedliche Polarisationsfilter aufgenommen wurde.

Der Wellenlängenbereich geht nur über 0,1 nm!

Wie gewinnt man nun damit Magnetogramme?

Der Trick wird im nächsten Post erklärt.