Effet Paschen-Back

La formalisation de la notion de spin par Uhlenbeck et Goudsmit comme un moment angulaire intrinsèque associé à la rotation de l'électron sur lui-même allait permettre de clarifier complètement les structures en multiplets observés lors de l'enregistrement des spectres optiques des atomes. En effet, on avait observé qu'en présence d'un champ magnétique externe, les niveaux d'énergies des atomes se séparaient en plusieurs sous-niveaux. Cette séparation est bien décrite par l'effet Zeeman si elle se trouve être petite comparée à la différence d'énergie entre les niveaux non perturbés, c'est à dire pour des champs magnétiques suffisamment faibles. Ceci peut être compris au moyen d'un modèle vectoriel du moment angulaire.

Lorsque le couplage entre le moment angulaire orbital \[\vec {L}\] et le moment angulaire de spin \[\vec {S}\] est plus fort que le couplage avec le champ magnétique extérieur, le couplage spin-orbite domine et l'on peut considérer que le moment orbital total \[\vec {J} = \vec {L} + \vec {S}\] effectue un mouvement de précession autour de la direction définie par le champ magnétique. Toutefois, si le champ magnétique est suffisamment fort, il casse le couplage existant entre les moments cinétiques orbital et de spin, ce qui change l'allure du spectre en multiplets. C'est ce que l'on appelle l'effet Paschen-Back. Dans ce cas, les moments \[\vec {L}\] et \[\vec {S}\] se couplent chacun fortement au champ magnétique extérieur, ce qui fait que chaque vecteur effectue un mouvement de précession autour du champ indépendamment l'un de l'autre.