Магнитные моменты атомов и молекул

Основы электронной теории магнетизма.

Лекция 12

Атомы всех веществ состоят из положительно заряженного ядра и движущихся вокруг него отрицательно заряженных электронов. Каждый движущийся по орбите электрон образует круговой ток силы , – частота обращения электрона вокруг ядра. Поскольку заряд электрона отрицательный, направление тока и направление движения электрона противоположны. Магнитный момент создаваемого электроном тока по величине равен:

,

где– угловая скорость; r – радиус орбиты электрона.

Магнитный момент создается движением электрона по орбите, вследствие чего он получил название орбитального магнитного момента электрона. Вектор образует с вектором орбитальной скорости электрона левовинтовую систему.

Движущийся по орбите электрон обладает моментом импульса, называемым орбитальным механическим моментом электрона:

.

Вектор образует с вектором скорости правовинтовую систему. Следовательно, направления векторови противоположны.

Отношение магнитного момента элементарной частицы к ее механическому моменту называется гиромагнитным отношением Г. Для орбитального движения электрона это отношение составляет:

.

Позже, в опытах Эйнштейна-де Гааза (Einstein A., 1879-1955; Haas A., 1884-1941) и Барнетта (Barnett S., 1873-1956), выяснилось, что наряду с орбитальными моментами, электрон обладает также собственным механическим моментом (спином) и собственным магнитным моментом , для которых гиромагнитное отношение оказалось в два раза большим:

.

Магнитный момент атома слагается из орбитальных и собственных магнитных моментов входящих в его состав электронов, а также магнитного момента ядра атома. Магнитный момент ядра, обусловленный магнитными моментами входящих в состав ядра протонов и нейтронов, значительно меньше электронных магнитных моментов, поэтому при рассмотрении многих вопросов им можно пренебречь. Таким образом, полный магнитный момент атома равен векторной сумме магнитных моментов всех его электронов.

Магнитный момент молекулы также можно считать равным сумме магнитныхмоментов входящих в ее состав электронов.

Дата добавления: 2014-01-07