Магнитные свойства вещества

Магнитные моменты электронов и атомов (орбитальный и механический). Гиромагнитное отношение. Атом в магнитном поле. Теорема Лармора.

Электрон, движущийся по орбите в атоме эквивалентен замкнутому контуру с орбитальным током: где е – заряд электрона, ν – частота его вращения по орбите:

Орбитальному току соответствует орбитальный магнитный момент электрона

,

где S – площадь орбиты, n – единичный вектор нормали к S, v – скорость электрона.

Спину электрона соответствует спиновый магнитный момент электрона, направленный в противоположную сторону:

Магнитный момент атома слагается из орбитальных и собственных моментов входящих в его состав электронов, а также из магнитного момента ядра (который обусловлен магнитными моментами входящих в состав ядра элементарных частиц – протонов и нейтронов).Магнитный момент ядра значительно меньше моментов электронов; поэтому при рассмотрении многих вопросов им можно пренебречь и считать, что магнитный момент атома равен векторной сумме магнитных моментов электронов

Орбитальным магнитным моментом атома называется геометрическая сумма орбитальных магнитных моментов всех электронов атома

,

где Z – число всех электронов в атоме – порядковый номер элемента в периодической системе Менделеева

Гиромагни́тное отноше́ние (магнитомехани́ческое отноше́ние) — отношение дипольного магнитного момента элементарной частицы (или системы элементарных частиц) к её механическому моменту. Для различных состояний атомной системы гиромагнитное отношение определяется формулой:

где g — множитель Ланде, γ0 — единица гиромагнитного отношения:

где e — элементарный заряд, me — масса электрона, с — скорость света.

Теорема Лармора: единственным результатом влияния магнитного поля на орбиту электрона в атоме является прецессия орбиты и вектора Pm – орбитального магнитного момента электрона с угловой скоростью wL вокруг оси, проходящей через ядро атома параллельно вектору индукции магнитного поля.

Прецессия орбиты электрона в атоме приводит к появлению дополнительного орбитального тока, направленного противоположно току I:

,

и соответствующего ему наведенного орбитального магнитного момента дельтаPm:

,

где – площадь проекции орбиты электрона на плоскость, перпендикулярную вектору. Знак минус говорит, что противоположен вектору. Тогда общий орбитальный момент атома равен:

Дата добавления: 2014-01-04