在射电天文学中用波长21cm的这条谱线来描绘银河系的形状 这条谱线是当银河系中H原子的电子自旋从与该原子中
银河系,原子,射电
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在射电天文学中用波长21cm的这条谱线来描绘银河系的形状，这条谱线是当银河系中H原子的电子自旋从与该原子中质子自旋平行变为反平行时发出的.这些电子受到多大磁场的作用？
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在氢原子的电子与质子之间，除了库仑相互作用外，还有它们自旋磁矩的磁相互作用.所以，在第6章玻尔理论给出的氢原子能级上，还要附加上磁相互作用的贡献.由于磁相互作用比库仑相互作用小得多，它的贡献只是一个很小的修正，给出氢原子能级的超精细结构.对于基态氢原子，这一项修正主要来自质子自旋磁矩的磁场B对电子磁矩的作用，可以写成
其中gs=2是电子的朗德g因子，mS=±1/2是电子自旋在磁场方向的投影量子数，分别对应于电子自旋与质子自旋平行和反平行的态.从自旋平行变为反平行，能级差为
(1)
由此跃迁发射的光子能量则是
(2)
这比氢原子基态能量小得多.联立(1)(2)式，即可解出
在银河系星际空间散布的星际云中，存在中性氢原子云的分布.用普通光学望远镜观测不到这些中性氢原子，因为光被暗星云等固体微粒吸收了.而波长为21cm的射电波几乎不被吸收，所以自从1951年观测到中性氢原子发出的21.1cm(v=1420MHz)的射电发射以来，星际气体的观测获得了飞速的发展.