Un facteur g sans dimension effectif g_J qui donne le rapport du moment magnétique d'un état atomique à son moment angulaire total dans le couplage LS (Russell–Saunders), combinant les contributions orbitale (g_L=1) et de spin (g_S≈2) en un seul coefficient.

Principe

Dans le couplage LS le facteur de Landé est obtenu en projetant les contributions magnétiques orbitale et de spin sur le moment angulaire total J, donnant g_J = 1 + [J(J+1)+S(S+1)−L(L+1)]/[2J(J+1)] pour les électrons dans l'approximation LS non relativiste (avec de petites corrections QED du g_S).

Démonstration

Dans l'effet Zeeman en champ faible, le déplacement d'énergie d'un niveau atomique est ΔE = μ_B g_J m_J B (μ_B le magneton de Bohr) ; les scissions mesurées des composantes de multiplets permettent d'extraire L, S et de vérifier la formule de Landé pour de nombreux atomes légers.

Mauvaise application

Appliquer la formule de Landé sans modification dans des régimes où le couplage LS se rompt (forte interaction spin–orbite, couplage jj, atomes lourds) ou négliger les corrections relativistes et le mélange de configuration qui modifient g_J de façon significative.

Conséquence

Le facteur de Landé prédit les schémas de scission de Zeeman et les moments magnétiques effectifs des niveaux atomiques, permettant l'interprétation de la séparation des raies spectroscopiques et des règles de sélection en résonance magnétique en physique atomique.

Inversion

Pour des cas extrêmes la formule se réduit au pur orbital g_J→1 lorsque S=0, ou tend vers la valeur de spin g_J→g_S≈2 lorsque L=0 ; inverser les contributions (imaginer spin et orbite échangés) change le signe et l'amplitude prédites des scissions de niveau.

Limite

Valable principalement dans le régime de couplage LS (faible spin–orbite) pour les électrons atomiques et comme paramètre effectif pour des termes multiélectroniques ; exclut l'application directe aux solides dont la estructura de bandas modifie les g‑factors, aux atomes fortement relativistes sans correction, et aux cas dominés par des effets hyperfins ou collectifs.

Tension sémantique

Des usages concurrents existent entre g_J comme résultat analytique simple du couplage LS et des g‑facteurs effectifs déterminés expérimentalement dans des atomes, ions ou systèmes condensés complexes où interactions et effets relativistes modifient la valeur.

Synthèse

Le facteur G de Landé est la prescription du couplage LS qui pondère les contributions magnétiques orbitales et de spin pour produire un g_J effectif d'un terme atomique, prédisant les déplacements d'énergie de Zeeman des états propres du moment angulaire total.