Собственный магнитный момент электрона
Электрон помимо массы покоя m0 заряда 1 обладает собственным моментом качества движения - s и собственным магнитным моментом s. Электрон обладает орбитальным моментом качества движения l спином и орбитальным магнитным моментом l. Величины механических моментов и их проекций определяются соотношениями: - орбитальный момент количества движения электрона | l| = , где 1 = 0, 1, 2, 3,…, n-1; - проекция орбитального момента на навление поля PlH = ml, где ml = , т.е. ml принимает 2l+1 значений; - спин – собственный момент количества движения электрона , где S = 1/2; - проекция спина на направление поля PSH = ms, где ms = ±1/2, т.е. ms принимает 2S+1 значений. Орбитальный магнитный момент электрона равен μl = μ0 l *, где l * = . На основании вышеприведенных соотношений для l, s, PlH, PlH и для μ1 естественно предположить, что собственный магнитный момент электрона равен μS = μ0 S *. Однако, вся совокупность экспериментальных факторов, с рядом из которых мы вскоре познакомимся, указывает на то, что собственный магнитный момент электрона вдвое больше этой величины, т.е. собственный магнитный момент электрона μS равен μS = 2μ0 S * (15), где S * = . Т.к. заряд электрона отрицательный, то его собственный магнитный момент s направлен в сторону, противоположную направлению спина s. Отношение собственного магнитного момента электрона к его спиновому механическому моменту s (гиромагнитное отношение) равно s = s / Ps = 2e / 2mC (16), т.е. вдвое больше чем гиромагнитное отношение l для орбитальных моментов электрона. Во внешнем магнитном поле векторы собственного магнитного момента s и спина s электрона займут по отношению к полю вполне определенное положение, т.е. они могут относительно поля ориентироваться только вполне определенным образом. Проекция спина на какое-либо направление, в том числе и направлении внешнего магнитного поля , может только равняться либо (+ ½ · h / 2 π) либо (- ½ · h / 2 π), т.е. вектор s, изображающий спин электрона, может иметь только два направления относительно поля (он либо параллелен, либо не параллелен полю). Отсюда следует, что проекция собственного магнитного момента электрона s H на направление внешнего магнитного поля H равна SH = s Cos ( s ) = 2 0 S* (m*/S*) = 2 0 ms (17), где ms = 1/2, Cos ( s ) = ms / S. Энергия взаимодействия собственного магнитного момента электрона с внешним полем равна ΔΕ = ( s ) = s H Cos ( s ) = 2 0 H ms (18) Из (14) и (18) следует, что энергия взаимодействия = μl и μS с внешним магнитным полем по порядку величины будет ΔΕ ~ μ0 H. Отсюда для H = 104 э, ΔΕ ~ 5 · 10-5 эв, т.е. энергия взаимодействия μl и μS с H4 ~ 10 э меньше энергии – взаимодействия для низко расположенных уровней. ΔΕlS ~ 1/n3. Существование механического (спина) и магнитного моментов у электрона и объяснение их свойств вытекает из релятивистской квантовой механики, из основного ее уравнения – уравнения Дирака. В частности, из релятивистской квантовой механики следуют соотношения (15), (16), (17), справедливость которых, как и существование спина, подтверждается экспериментами. В экспериментах обычно подтверждается не сам магнитный момент микросистемы, а его проекция. Согласно (17), сколько ms = 1/2, проекция собственного магнитного момента электрона по абсолютной величине равна одному магнетону Бора s H = 2 m0 ms = 0. Часто под собственным магнитным моментом электрона подразумевают не его значение (15), а значение его проекции (17) и говорят, что электрон обладает магнитным моментом, равным по абсолютной величине одному магнетону Бора.
Популярное: Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... Как распознать напряжение: Говоря о мышечном напряжении, мы в первую очередь имеем в виду мускулы, прикрепленные к костям ... Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (171)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |