磁気双極子遷移のソースを表示

'''磁気双極子遷移'''（じきそうきょくしせんい）は、[[電磁波]]の[[磁気]]的部分との[[カップリング]]が支配的な効果を記述する。電磁波と、[[原子]]や[[分子]]中の束縛された電子との[[相互作用]]は[[時間]]依存した[[摂動論]]で記述できる。

観測されるときの振動数によって2つのグループに分けられる。
* '''光学磁気双極子遷移'''は赤外光、可視光、紫外光によって、2つの異なる電子準位の副準位間で起こる。
* '''磁気共鳴遷移'''はマイクロ波やラジオ波によって、1電子準位の中の角運動量の副準位間で起こる。
磁気共鳴遷移は、原子や分子中の電子の角運動量によるものである場合は[[電子スピン共鳴]]（EPR）と呼ばれ、原子核の角運動量によるものである場合は[[核磁気共鳴]]（NMR）と呼ばれる<ref name="Cohen">{{cite book|last=C.Cohen Tannoudji|coauthors=B.Diu;F.Laloe|title=Quantum mechanics|publisher=Wiley|year=1999|isbn=978-0-471-56952-7}}</ref>。

== 理論 ==
{{main|電子光子相互作用}}
電磁場と相互作用する原子に束縛された電子のハミルトニアンは次のように与えられる<ref name="Siegman">{{cite book|last=A. E. Siegman|title=LASERS|publisher=University Science Books|year=1986|isbn=0-935702-11-3}}</ref>。
: <math>H=\frac{1}{2m}[\mathbf{p}-q\mathbf{A}(\mathbf{r},t)]^2+V(r)-\frac{q}{m}\mathbf{S} \cdot \mathbf{B}(\mathbf{r},t)</math>
ハミルトニアンは時間依存する部分（相互作用）と時間依存しない部分に分けることができる。
: <math>H = H_0 + W(t) \ </math>
ここで
: <math>H_0=\mathbf{p}^2/(2m) +V(r)</math>
: <math>W(t)=-q/m \mathbf{p}\cdot \mathbf{A}(\mathbf{r},t)-q/m \mathbf{S}\cdot \mathbf{B}(\mathbf{r},t)+q^2/(2m) \mathbf{A}^2(\mathbf{r},t)</math>
最後の項はAについて2次なので、小さな場では無視できる。時間依存する部分は[[電気双極子モーメント|電気双極子]]、[[磁気双極子モーメント|磁気双極子]]、[[電気四極子モーメント|電気四極子]]、さらなる高次項に展開できる。磁気双極子遷移の部分は以下のようになる。
: <math>W_{DM}(t)=-q/(2m)(L_x+2S_x)\mathbf{B}cos(\omega t)</math>

== 選択律 ==
{{main|選択律}}
磁気双極子遷移の選択律では
# <math>\Delta J=0,\pm 1 (\text{except} J=0-> J=0)</math> (J: [[全角運動量量子数]])
# <math>\Delta M_J=0,\pm 1</math> (<math>M_J</math>: [[全角運動量]]のJ成分)
# パリティが変化しない
の時に許容となる。

== 電気双極子遷移との比較 ==
* [[電気双極子遷移]]は異なるパリティをもつ状態間でゼロでない行列要素を持つ。磁気双極子遷移と電気四極子遷移では同じパリティをもつ状態でゼロでない行列要素を持つ<ref name="Cohen" />。
* 磁気双極子遷移と電気四極子遷移のレスポンスは、電気双極子遷移のものよりもはるかに弱い。
* 原子や電子中の電子状態は普通、時間変化しない電気双極子モーメントを持たないが、多くの状態では時間変化しない磁気双極子モーメントは持つ。

== 脚注 ==
{{脚注ヘルプ}}
{{Reflist}}
<!-- == 参考文献 == -->

== 関連項目 ==
<!-- {{Commonscat|Magnetic dipole transition}} -->
* [[遷移モーメント]]
* [[電気双極子遷移]]

== 外部リンク ==
* [http://physics.nist.gov/Pubs/AtSpec/node17.html National Institute of Standards and Technology] {{En icon}}

{{Physics-stub}}

{{デフォルトソート:しきそうきよくしせんい}}
[[Category:磁気]]
[[Category:量子力学]]
[[Category:分光学]]