Магнітні моменти атомів - студопедія

За моделлю атома Бора електрони обертаються навколо ядер за деякими орбітах (ріс.17.20). Припустимо, що ці орбіти - кругові з ра-Діус.

Ріс.17.20.Атом як елементарний магнітний диполь

Орбітальний механічний момент (орбітальний момент імпульсу) такого електрона дорівнює

Орбітальний магнітний момент такого електрона дорівнює

- ефективний електричний струм - елементарний струм, створений рухомим навколо ядра електроном, Т - період обертання електрона, v - швидкість руху електрона по орбіті, е - елементарний заряд.

Ставлення магнітного дипольного моменту до механічного моменту називається гіромагнітного від-носінням. Орбітальний гіромагнітне відношення дорівнює:

Квантова теорія доводить, що момент імпульсу будь-якої частинки - як орбітальний, так і власний, квантуется. величина

є природною одиницею моменту імпульсу.

Орбітальний механічний момент електрона дорівнює

Тут -орбітальное квантове число (= 0,1,2,3, ... (n- 1), де n - головне квантове число).

Власний механічний момент (спін) електрона дорівнює

де s - спінове квантове число (для електрона s = 1/2).

Орбітальний магнітний момент електрона дорівнює

Власний магнітний момент електрона дорівнює

де - спіновий гіромагнітне відношення.

називається магнетон Бора.

Повний магнітний момент атомів визначається сумою соб-дарських і орбітальних магнітних моментів електронів, що входять до складу атома. Власний магнітний момент атомів визначається сумою власних магнітних моментів електронів, що входять до складу атома. Для різних речовин власний магнітний момент атомів різний, але завжди кратний цілому числу Магнетон Бора. У металів в твердому стані частина електронів коллектівізіруются - тобто відривається від "своїх" атомів і, отже, підсумовується-тися повинні тільки ті електрони, які залишилися на йоні. Для деяких речовин магнітний момент атомів дорівнює нулю, для дру-гих - НЕ дорівнює. Причому так виявляється, що, наприклад, мідь в ато-Марні (газоподібному) стані має магнітний момент, рівний одному магнетону Бора, а в твердому стані власний магнітний момент атомів (точніше - іонів) дорівнює нулю.

17.3.2.Магнітний диполь у зовнішньому однорідному
магнитостатическое поле

Уявімо магнітний диполь у вигляді рамки з струмом (рис. 17.21).

Мал. 17.21. Магнітний диполь у зовнішньому полі

На елементи струму діють магнітні сили (сили Ампера)

Паралельні і протилежно спрямовані сили dF2 і dF4 утворюють пару сил, момент якої дорівнює

Тоді сумарний момент, діючий на рамку, дорівнює

де S = a × b - площа рамки. У векторній формі момент дорівнює

Рівновага для диполя в магнітному полі настає, коли момент пари сил дорівнює нулю: