unde # 0606 este magnetonul Bohr, servește ca unitate pentru măsurarea momentelor magnetice atomice și moleculare și este numeric egal cu
Deoarece încărcarea electronului este negativă, momentul magnetic orbital al electronului este îndreptat în direcția opusă direcției vectorului impulsului orbital orbital
Dacă atomul se află într-un câmp magnetic extern, atunci electronul are un moment magnetic orbital, vectorii momentului magnetic
l și impulsul unghiular
voi lua o poziție definită în spațiu în ceea ce privește câmpul magnetic H.
Conform mecanicii cuantice, proiecțiile vectorului
l la o anumită direcție, inclusiv direcția câmpului magnetic, poate fi egală
) = h / (2π) · l * · cos (
Rezultă din (14) și (18) că energia de interacțiune = # 956; # 956; S cu un câmp magnetic extern
în ordinea mărimii va fi # 916; # 917;
Prin urmare, pentru H = 10 4 Oe, # 916; # 917;
5 · 10-5 eV, adică energia interacțiunii # 956; # 956; S cu H4
10 Oe mai puțină energie - interacțiuni pentru nivele scăzute.
Existența unor momente mecanice (spin) și magnetice pentru un electron și explicarea proprietăților acestora rezultă din mecanica cuantică relativistă, din ecuația sa de bază, ecuația Dirac. În particular, relațiile (15), (16), (17) rezultă din mecanica cuantică relativistă, a cărei valabilitate, ca și existența spinului, este confirmată de experimente.
În experimente se confirmă de obicei nu momentul magnetic al microsistemei însăși, ci proiecția ei. În conformitate cu (17), câte ms =
1/2, proiecția momentului magnetic intrinsec al unui electron în valoare absolută este egală cu un magneton Bohr
Adesea, momentul magnetic propriu al electronului nu este valoarea lui (15), ci proiecția lui (17), și spun că electronul are un moment magnetic egal cu magnitudinea absolută cu un magneton Bohr.
§3. Momentul magnetic total al unui atom cu un singur electron
Până în prezent am luat în considerare comportamentul orbitalului
S din momentele magnetice ale unui electron într-un câmp magnetic extern, presupunând că nu există nici o interacțiune între ele. Cu toate acestea, în absența unui câmp magnetic extern între aceste momente există interacțiune, ca urmare a căruia există interacțiuni între orbital
momente de impuls al electronului (ls - interacțiune). Vectorii
s precesul despre vectorul de moment unghiular total
J numeric egal
J sunt orientate într-un anumit mod în spațiu cu privire la direcția câmpului magnetic, care se numește "cuantizare spațială".
§4. Experimentele lui Stern și Gerlach
Pe de zbor prin atomi de câmp magnetic obișnuiți vor acționa nu numai în momentul forțelor care tind să transforme momentele magnetice în direcția câmpului, dar ar acționa Polarizarea forță cauzate de intensitatea câmpului magnetic neuniforma la polii dipol magnetic atomic.
Fie m0 valoarea "încărcăturii magnetice" concentrată în fiecare dintre poli ale dipolului magnetic atomic. H1 și H2 reprezintă intensitatea câmpului magnetic în punctele A și B. Forța care acționează asupra dipolului din partea câmpului
în direcția OX, este egală cu FX = F2 - F1 = m0 (H2 - H1) = m0 (dH / dx) dx.
# 956; = m0 L este momentul magnetic al dipolului.
În funcție de orientarea momentului magnetic (unghiul # 945;), dipolul se va deplasa de-a lungul axei OX (adică de-a lungul câmpului) sau în direcția creșterii intensității câmpului magnetic.
Dacă atomii au momente magnetice, care sunt orientate aleatoriu în raport cu câmpul, apoi un fascicul inițial îngust de atomi de zbor de-a lungul axei OY, traversând câmpul magnetic neomogen de-a lungul axei OX, întinse într-o largă (în direcția câmpului) benzi în conformitate cu valori arbitrare cos # 945; în
Dacă momentele magnetice ale atomilor pot fi orientate în raport cu direcția câmpului numai într-un mod complet definit, adică cos # 945; poate lua numai valori discrete definite complet, atunci, în conformitate cu aceasta, fasciculul original trebuie să se împartă în mai multe componente. După cum rezultă din derivarea (30).
Experimentele pot dovedi nu numai existența unui moment magnetic într-un atom, ci și verificarea validității concluziilor teoriei cuantificării spațiale.
Evacuat într-un vas cu vid înalt 1 este plasat un mic cuptor 2, în care piesa de argint 3. Când cuptorul încălzit pentru a se evapora de argint, atomii de Ag sunt emise din cuptor în toate direcțiile posibile cu viteze termice (
câteva sute de m / s). Mai multe fante 4 emit un fascicul îngust de atomi de argint zboară de-a lungul axei Y. Raza atomică este zboară prin zona câmpului magnetic neomogen dirijat de-a lungul axei X. Placa 5, fasciculul condensat pe acesta. Grinda atomic este divizat, ceea ce confirmă validitatea teoriei cuantizare spațiale, aceasta se dovedește existența moment magnetic atomic.
Momentul magnetic total al atomului # 956; J = # 956; 0 gj *,
unde numărul cuantic mJ = j, j - 1, ..., - j.
Toți atomii de argint sunt în starea de bază 2 S4. orbita l = 0, spinul S = 1, j = 1 intern, factorul Lande
(j + 1) + s (s + 1) - 1 (1 + 1)) / 2j (j + 1)
Numărul quantum magnetic mJ pentru j = 1 ia doar două valori i + 1 și -1
În consecință, sunt posibile numai două orientări ale momentului magnetic al atomului de argint în starea S față de câmpul H.
Pe partea laterală a câmpului H, conform (31), forța va acționa și ea
dx). Prin urmare, unii atomi sunt deplasați în direcția creșterii câmpului, alții - în direcția reducerii tensiunii
, ca urmare a faptului că fasciculul se împarte în două componente, ceea ce a fost confirmat experimental.
Prin urmare, în starea S, l = 0, atunci # 956; l = 0 (# 956; l = (e / 2MC) Pl), prin urmare, momentul magnetic al atomului de argint în starea solului este cauzată de momentul magnetic intrinsec al electronului și a fost determinată în 1952 g.
și nu # 956; SH = 2 # 956; 0 ms = # 956; 0. care rezultă din ecuația relativistă Schrödinger, ecuația Dirac. Aceasta a primit un nume special - un electron magnetic anormal. Momentul magnetic anormal al unui electron se datorează interacțiunii sale cu propriul câmp electromagnetic.
Este o dovadă experimentală convingătoare a existenței unui moment atomic magnetic și a cuantificării sale spațiale.
Dacă lumina de la sursă este văzută într-o direcție perpendiculară pe câmpul magnetic (de-a lungul axei Y), fiecare linie este divizată și constă din trei componente:
# 957; 0; # 957; 0+ # 916; # 957 ;; # 957; 0 - # 916; # 957 ;; unde # 957; 0 - frecvența liniei în absența unui câmp magnetic;
# 916; # 957; 0 = eH / 4πmC;
H este intensitatea câmpului magnetic extern.
Dacă lumina este privită de-a lungul direcției câmpului magnetic
(de-a lungul axei X), apoi fiecare se împarte în două componente:
În absența unui câmp magnetic, atomul este într-o stare cu o energie EY. Am pus-o într-un câmp extern
Trimiteți-le prietenilor: