- Magnetický moment - Pozri Magnetizmus. Encyklopedický slovník Brockhausa a Efrona
- magnetický moment - MAGNETICKÝ MOMENT vektorová veličina charakterizujúca magnetický. vlastnosti látky. Mm. vlastnia všetky elementárne častice a systémy z nich vytvorené (atómové jadrá, atómy, molekuly). Mm. atómy, molekuly atď. Chemická encyklopédia
- MAGNETICKÝ MOMENT - Hlavná veličina charakterizujúca magnetický. vlastnosti in-va. Zdroj magnetizmu (M. m.), podľa klas. teória el.-magnetu. javy, yavl. makro- a mikro (atómové) - elektrické. prúdy. Elem. uzavretý prúd sa považuje za zdroj magnetizmu. Zo skúsenosti a klasika. Fyzický encyklopedický slovník
- MAGNETIC TORQUE - MAGNETIC TORQUE, meranie sily permanentného magnetu alebo cievky s prúdom. Toto je maximálna sila otáčania (krútiaci moment) aplikovaná na magnet, cievku alebo elektrický náboj v MAGNETICKOM POLE vydelená silou poľa. Magnetický moment majú aj nabité častice a atómové jadrá. Vedecko-technický slovník
- MAGNETICKÝ MOMENT - MAGNETICKÝ MOMENT - vektorová veličina, ktorá charakterizuje látku ako zdroj magnetické pole. Makroskopický magnetický moment vzniká uzavretím elektrické prúdy a usporiadane orientované magnetické momenty atómových častíc. Veľký encyklopedický slovník
Po umiestnení do vonkajšieho poľa môže látka reagovať na toto pole a sama sa stať zdrojom magnetického poľa (byť zmagnetizovaná). Takéto látky sú tzv magnety(porovnaj so správaním sa dielektrika v elektrickom poli). Podľa magnetických vlastností sú magnety rozdelené do troch hlavných skupín: diamagnety, paramagnety a feromagnety.
Rôzne látky sa magnetizujú rôznymi spôsobmi. Magnetické vlastnosti hmoty sú určené magnetickými vlastnosťami elektrónov a atómov. Väčšina látok je slabo zmagnetizovaná – ide o diamagnety a paramagnety. Niektoré látky sú za normálnych podmienok (pri miernych teplotách) schopné veľmi silno magnetizovať – ide o feromagnety.
Mnoho atómov má čistý magnetický moment rovný nule. Látky zložené z takýchto atómov sú diamagetika. Patria sem napríklad dusík, voda, meď, striebro, soľ NaCl, oxid kremičitý Si02. Patria sem látky, pri ktorých je výsledný magnetický moment atómu odlišný od nuly paramagnety. Príklady paramagnetov sú: kyslík, hliník, platina.
V nasledujúcom texte, keď hovoríme o magnetických vlastnostiach, budeme mať na mysli hlavne diamagnety a paramagnety a niekedy budeme špeciálne diskutovať o vlastnostiach malej skupiny feromagnetík.
Uvažujme najskôr o správaní elektrónov hmoty v magnetickom poli. Pre jednoduchosť predpokladajme, že elektrón rotuje v atóme okolo jadra rýchlosťou v po dráhe s polomerom r. Takýto pohyb, ktorý je charakterizovaný orbitálnym momentom hybnosti, je v podstate kruhový prúd, ktorý je charakterizovaný orbitálnym magnetickým momentom.
objem r orb. Na základe obdobia revolúcie po obvode T= - máme to
ľubovoľný bod obežnej dráhy, ktorý elektrón prejde za jednotku času -
raz. Preto je kruhový prúd, ktorý sa rovná náboju prechádzajúcemu bodom za jednotku času, daný výrazom
resp. orbitálny magnetický moment elektrónu podľa vzorca (22.3) sa rovná
Elektrón má okrem orbitálneho momentu hybnosti aj vlastný moment hybnosti, tzv späť. Spin je opísaný zákonmi kvantovej fyziky a je inherentnou vlastnosťou elektrónu, ako je hmotnosť a náboj (viac podrobností v sekcii kvantová fyzika). Vlastný moment hybnosti zodpovedá vlastnému (spinovému) magnetickému momentu elektrónu r sp.
Magnetické momenty majú aj jadrá atómov, no tieto momenty sú tisíckrát menšie ako momenty elektrónov a väčšinou sa dajú zanedbať. Výsledkom je celkový magnetický moment magnetu R t sa rovná vektorovému súčtu orbitálnych a spinových magnetických momentov elektrónov magnetu:
Vonkajšie magnetické pole pôsobí na orientáciu častíc látky, ktoré majú magnetické momenty (a mikroprúdy), v dôsledku čoho sa látka zmagnetizuje. Charakteristickým znakom tohto procesu je magnetizačný vektor J, ktorý sa rovná pomeru celkového magnetického momentu častíc magnetu k objemu magnetu AV:
Magnetizácia sa meria v A/m.
Ak je magnet umiestnený vo vonkajšom magnetickom poli В 0, potom ako výsledok
magnetizácie, vznikne vnútorné pole mikroprúdov B, takže výsledné pole bude rovné
Uvažujme magnet vo forme valca so základnou plochou S a výška/, umiestnené v rovnomernom vonkajšom magnetickom poli s indukciou O 0 . Takéto pole je možné vytvoriť napríklad pomocou solenoidu. Orientácia mikroprúdov vo vonkajšom poli je usporiadaná. V tomto prípade je pole mikroprúdov diamagnetov nasmerované opačne k vonkajšiemu poľu a pole mikroprúdov paramagnetov sa zhoduje v smere s vonkajším poľom.
V ktorejkoľvek časti valca vedie usporiadanosť mikroprúdov k nasledujúcemu efektu (obr. 23.1). Usporiadané mikroprúdy vo vnútri magnetu sú kompenzované susednými mikroprúdmi a nekompenzované povrchové mikroprúdy prúdia pozdĺž bočného povrchu.
Smer týchto nekompenzovaných mikroprúdov je paralelný (alebo antiparalelný) s prúdom tečúcim v solenoide, ktorý vytvára vonkajšiu nulu. Vo všeobecnosti, oni Ryža. 23.1 uveďte celkový vnútorný prúd This povrchový prúd vytvára vnútorné mikroprúdové pole B v navyše spojenie medzi prúdom a poľom možno opísať vzorcom (22.21) pre nulu solenoidu:
Tu sa berie magnetická permeabilita rovný jednej, pretože úloha média sa berie do úvahy zavedením povrchového prúdu; hustota závitov vinutia solenoidu zodpovedá jednej po celej dĺžke solenoidu /: n = jeden //. V tomto prípade je magnetický moment povrchového prúdu určený magnetizáciou celého magnetu:
Z posledných dvoch vzorcov, berúc do úvahy definíciu magnetizácie (23.4), to vyplýva
alebo vo vektorovej forme
Potom zo vzorca (23.5) máme
Skúsenosti so štúdiom závislosti magnetizácie od napätia vonkajšie pole ukazuje, že pole možno zvyčajne považovať za slabé a pri expanzii v Taylorovom rade sa stačí obmedziť na lineárny člen:
kde bezrozmerný koeficient úmernosti x - magnetická susceptibilita látok. S týmto vedomím máme
Porovnaním posledného vzorca pre magnetickú indukciu so známym vzorcom (22.1) získame vzťah medzi magnetickou permeabilitou a magnetickou susceptibilitou:
Upozorňujeme, že hodnoty magnetickej susceptibility pre diamagnety a paramagnety sú malé a sú zvyčajne modulo 10 "-10 4 (pre diamagnety) a 10 -8 - 10 3 (pre paramagnety). V tomto prípade pre diamagnety X x > 0 a p > 1.
Magnetický moment
hlavná veličina charakterizujúca magnetické vlastnosti látky. Zdrojom magnetizmu sú podľa klasickej teórie elektromagnetických javov elektrické makro- a mikroprúdy. Za elementárny zdroj magnetizmu sa považuje uzavretý prúd. Zo skúseností a klasickej teórie elektromagnetického poľa z toho vyplýva, že magnetické účinky uzavretého prúdu (prúdový obvod) sú určené, ak výrobok ( M) sila prúdu i do oblasti obrysu σ ( M = iσ /c v systéme jednotiek CGS (Pozri systém jednotiek CGS), s -
rýchlosť svetla). Vektor M a je podľa definície M. m. Môže byť napísaný aj v inej forme: M = m l, kde m- ekvivalentný magnetický náboj obvodu a l- vzdialenosť medzi "nábojmi" opačných znamienok (+ a -
). M. m. majú elementárne častice, atómové jadrá, elektrónové obaly atómov a molekúl. Mechanická hmotnosť elementárnych častíc (elektrónov, protónov, neutrónov a iných), ako ju ukazuje kvantová mechanika, je spôsobená existenciou ich vlastného mechanického momentu - Spin a. Jadrové hmoty sa skladajú z vlastných (spinových) hmôt protónov a neutrónov, ktoré tvoria tieto jadrá, ako aj z hmôt spojených s ich orbitálnym pohybom v jadre. Molekulové hmotnosti elektrónových obalov atómov a molekúl sú tvorené spinovými a orbitálnymi molekulovými hmotnosťami elektrónov. Spinový magnetický moment elektrónu m cn môže mať dva rovnaké a opačne orientované projekcie na smer vonkajšieho magnetického poľa N. Absolútna hodnota projekcie kde μ v \u003d (9,274096 ± 0,000065) 10 -21 erg/gs - Bórový magnetón, h -
Planckova konštanta , napr a m e - náboj a hmotnosť elektrónu, s- rýchlosť svetla; S H- projekcia spinového mechanického momentu na smer poľa H. Absolútna hodnota spinu M. m. kde s= 1/2 - spinové kvantové číslo (Pozri kvantové čísla). Pomer rotácie M. m. k mechanickému momentu (späť) od spinu Štúdie atómových spektier ukázali, že mH cn sa v skutočnosti nerovná m in, ale m in (1 + 0,0116). Je to spôsobené pôsobením takzvaných oscilácií nulového bodu elektromagnetického poľa na elektrón (pozri Kvantová elektrodynamika, Radiačné korekcie).
Orbitálny M. m orb elektrónu m súvisí s mechanickým orbitálnym momentom orb vzťahom g opb = |m orb | / | orb | = | e|/2m e c, teda magnetomechanický pomer g opb je dvakrát menej ako g cn. Kvantová mechanika umožňuje len diskrétny rad možných projekcií m orb do smeru vonkajšieho poľa (tzv. priestorové kvantovanie): m H orb = m l m v ,
kde m l -
magnetické kvantové číslo s 2 l+ 1 hodnoty (0, ±1, ±2,..., ± l, kde l-
orbitálne kvantové číslo). V multielektrónových atómoch sú orbitálne a spinové magnetizmy určené kvantovými číslami L a S celkové orbitálne a spinové momenty. Sčítanie týchto momentov sa uskutočňuje podľa pravidiel priestorového kvantovania. V dôsledku nerovnosti magnetomechanických vzťahov pre spin elektrónu a jeho orbitálny pohyb ( g cn ¹ g opb) výsledný M. m. atómového obalu nebude rovnobežný ani antiparalelný s jeho výsledným mechanickým momentom J.
Preto sa často uvažuje o zložke celkového M. m. v smere vektora J rovná kde g J je magnetomechanický pomer elektrónového obalu, J je celkové uhlové kvantové číslo. M. m. protónu, ktorého spin je kde Mp je hmotnosť protónu, ktorá je 1836,5-krát väčšia m e, m jed-nukleárny magnetón rovný 1/1836,5m c. Neutrón by na druhej strane nemal mať žiadny MM, pretože je bez náboja. Skúsenosti však ukázali, že MM protónu m p = 2,7927 m je jed a MM neutrónu m n = -1,91315 m je jed. Je to spôsobené prítomnosťou mezónových polí v blízkosti nukleónov, ktoré určujú ich špecifické jadrové interakcie (pozri Jadrové sily, mezóny) a ovplyvňujú ich elektromagnetické vlastnosti. Celkové M. m komplexných atómových jadier nie sú násobky m jedu alebo m p a m n. Teda M. m. jadrá draslíka Na charakterizáciu magnetického stavu makroskopických telies sa vypočíta priemerná hodnota výslednej magnetickej sily všetkých mikročastíc tvoriacich teleso. Magnetické pole vo vzťahu k jednotke objemu telesa sa nazýva magnetizácia. Pre makrotelieska, najmä v prípade telies s atómovým magnetickým usporiadaním (fero-, ferri- a antiferomagnety), sa zavádza pojem priemerná atómová M. m. ako priemerná hodnota M. m. na jeden atóm (ión) - nosič M. m. v tele. V látkach s magnetickým usporiadaním sa tieto priemerné atómové molekulové hmotnosti získajú ako podiel delenia spontánnej magnetizácie feromagnetických telies alebo magnetických podmriežok vo ferri- a antiferomagnetikách (pri absolútnej nulovej teplote) počtom atómov, ktoré nesú molekulovú hmotu. hmotnosť na jednotku objemu. Zvyčajne sa tieto priemerné atómové molekulové hmotnosti líšia od molekulových hmotností izolovaných atómov; ich hodnoty v Bohrových magnetónoch m sa ukážu ako zlomkové (napríklad v prechodových d-kovoch Fe, Co a Ni, v tomto poradí, 2,218 m in, 1,715 m in a 0,604 m in) Tento rozdiel je spôsobený zmena pohybu d-elektrónov (nosičov M. m.) v kryštáli v porovnaní s pohybom v izolovaných atómoch. V prípade kovov vzácnych zemín (lantanoidov), ako aj nekovových fero- alebo ferimagnetických zlúčenín (napríklad feritov), nedokončené d- alebo f-vrstvy elektrónového obalu (hlavné atómové nosiče M. m.) susedných iónov v kryštáli sa slabo prekrývajú, preto je zrejmá kolektivizácia, neexistujú žiadne vrstvy (ako v d-kovoch) a molekulové hmotnosti takýchto telies sa v porovnaní s izolovanými atómami menia len málo. Priame experimentálne stanovenie MM na atómoch v kryštáli bolo možné vďaka použitiu magnetickej neutrónovej difrakcie, rádiovej spektroskopie (NMR, EPR, FMR atď.) a Mössbauerovho javu. Pre paramagnety je tiež možné zaviesť pojem priemerného atómového magnetizmu, ktorý sa určuje experimentálne zistenou Curieho konštantou, ktorá je zahrnutá vo výraze pre Curieho zákon a alebo Curie-Weissov zákon a (pozri Paramagnetizmus). Lit.: Tamm I. E., Základy teórie elektriny, 8. vydanie, M., 1966; Landau L. D. a Lifshitz E. M., Elektrodynamika spojitých médií, Moskva, 1959; Dorfman Ya.G., Magnetické vlastnosti a štruktúra hmoty, Moskva, 1955; Vonsovský S.V., Magnetizmus mikročastíc, M., 1973. S. V. Vonšovský. Veľká sovietska encyklopédia. - M.: Sovietska encyklopédia.
1969-1978
.
Pozrite si, čo je „magnetický moment“ v iných slovníkoch:
Rozmer L2I SI jednotky A⋅m2 ... Wikipedia
Hlavná veličina charakterizujúca magn. vlastnosti vo wa. Zdroj magnetizmu (M. m.), podľa klas. e-mailová teória. magn. javy, yavl. makro a mikro (atómové) elektrické. prúdy. Elem. uzavretý prúd sa považuje za zdroj magnetizmu. Zo skúsenosti a klasiky ...... Fyzická encyklopédia
Veľký encyklopedický slovník
MAGNETICKÝ MOMENT, meranie sily permanentného magnetu alebo cievky s prúdom. Toto je maximálna sila otáčania (krútiaci moment) aplikovaná na magnet, cievku alebo elektrický náboj v MAGNETICKOM POLE vydelená silou poľa. Nabité...... Vedecko-technický encyklopedický slovník
MAGNETICKÝ MOMENT- fyzický. hodnota, ktorá charakterizuje magnetické vlastnosti telies a častíc hmoty (elektróny, nukleóny, atómy atď.); čím väčší je magnetický moment, tým silnejšie (pozri) telo; magnetický moment určuje magnetický (pozri). Keďže akékoľvek elektrické ...... Veľká polytechnická encyklopédia
- (Magnetický moment) súčin magnetickej hmotnosti daného magnetu a vzdialenosti medzi jeho pólmi. Samoilov K.I. Marine Dictionary. M. L .: Štátne námorné vydavateľstvo NKVMF ZSSR, 1941 ... Marine Dictionary
magnetický moment- Har ka magn. sv v tele, arb. exp. produkt magn. nabíjajte na každom póle na vzdialenosť medzi pólmi. Témy metalurgia všeobecne EN magnetický moment … Technická príručka prekladateľa
Vektorová veličina, ktorá charakterizuje látku ako zdroj magnetického poľa. Makroskopický magnetický moment vytvárajú uzavreté elektrické prúdy a usporiadane orientované magnetické momenty atómových častíc. Mikročastice majú orbitálny... encyklopedický slovník
Pokusy Sterna a Gerlacha
Za 1921 $ predložil O. Stern myšlienku experimentu na meranie magnetického momentu atómu. Tento experiment uskutočnil v spoluautorstve s W. Gerlachom za $ 1922. Metóda Sterna a Gerlacha využíva skutočnosť, že zväzok atómov (molekúl) je schopný vychýliť sa v nehomogénnom magnetickom poli. Atóm, ktorý má magnetický moment, môže byť reprezentovaný ako elementárny magnet s malými, ale konečnými rozmermi. Ak je takýto magnet umiestnený v rovnomernom magnetickom poli, nepôsobí naň sila. Pole bude pôsobiť na severný a južný pól takéhoto magnetu silami rovnakej veľkosti a opačného smeru. Výsledkom je, že stred zotrvačnosti atómu bude buď v pokoji, alebo sa bude pohybovať v priamke. (V tomto prípade môže os magnetu oscilovať alebo precesovať). To znamená, že v rovnomernom magnetickom poli nie sú žiadne sily, ktoré by pôsobili na atóm a udeľovali mu zrýchlenie. Rovnomerné magnetické pole nemení uhol medzi smermi indukcie magnetického poľa a magnetickým momentom atómu.
Iná situácia je, ak je vonkajšie pole nehomogénne. V tomto prípade nie sú sily, ktoré pôsobia na severný a južný pól magnetu, rovnaké. Výsledná sila pôsobiaca na magnet je nenulová a udeľuje atómu zrýchlenie, pozdĺž poľa alebo proti nemu. Výsledkom je, že pri pohybe v nehomogénnom poli sa uvažovaný magnet odchýli od pôvodného smeru pohybu. V tomto prípade veľkosť odchýlky závisí od stupňa nehomogenity poľa. Aby sa získali významné odchýlky, musí sa pole prudko zmeniť už v rámci dĺžky magnetu (lineárne rozmery atómu sú $\cca (10)^(-8)cm$). Experimentátori dosiahli takúto heterogenitu pomocou konštrukcie magnetu, ktorý vytvoril pole. Jeden magnet v experimente vyzeral ako čepeľ, druhý bol plochý alebo mal zárez. Magnetické čiary sa pri „čepeli“ zahustili, takže intenzita v tejto oblasti bola výrazne väčšia ako na plochom póle. Medzi týmito magnetmi preletel tenký zväzok atómov. Jednotlivé atómy boli vo vytvorenom poli vychýlené. Na obrazovke boli pozorované stopy jednotlivých častíc.
Podľa koncepcií klasickej fyziky majú magnetické momenty v atómovom zväzku rôzne smery vzhľadom na niektorú os $Z$. Čo to znamená: projekcia magnetického momentu ($p_(mz)$) na túto os nadobúda všetky hodnoty intervalu od $\left|p_m\right|$ do -$\left|p_m\right |$ (kde $\left|p_( mz)\right|-$ modul magnetického momentu). Na obrazovke by sa mal lúč javiť ako rozšírený. Ak sa však v kvantovej fyzike berie do úvahy kvantovanie, nie sú možné všetky orientácie magnetického momentu, ale iba ich konečný počet. Na obrazovke sa tak stopa zväzku atómov rozdelila na určitý počet jednotlivých stôp.
Vykonané experimenty ukázali, že napríklad lúč atómov lítia sa rozdelil na 24$ lúče. Je to opodstatnené, keďže hlavný člen $Li - 2S$ je člen (jeden valenčný elektrón so spinom $\frac(1)(2)\ $ na orbite s, $l=0).$ je možné vyvodiť záver o veľkosti magnetického momentu. Takto Gerlach dokázal, že spinový magnetický moment sa rovná Bohrovmu magnetónu. Štúdie rôznych prvkov ukázali úplnú zhodu s teóriou.
Stern a Rabi pomocou tohto prístupu merali magnetické momenty jadier.
Ak je teda projekcia $p_(mz)$ kvantovaná, spolu s ňou sa kvantuje aj priemerná sila, ktorá pôsobí na atóm z magnetického poľa. Experimenty Sterna a Gerlacha dokázali kvantovanie projekcie magnetického kvantového čísla na os $Z$. Ukázalo sa, že magnetické momenty atómov sú nasmerované rovnobežne s osou $Z$, nemôžu byť nasmerované pod uhlom k tejto osi, takže sme museli akceptovať, že orientácia magnetických momentov vzhľadom na magnetické pole sa mení diskrétne. . Tento jav sa nazýva priestorová kvantizácia. Diskrétnosť nielen stavov atómov, ale aj orientácií magnetických momentov atómu vo vonkajšom poli je zásadne novou vlastnosťou pohybu atómov.
Experimenty boli plne vysvetlené po objavení spinu elektrónu, keď sa zistilo, že magnetický moment atómu nie je spôsobený orbitálnym momentom elektrónu, ale vnútorným magnetickým momentom častice, ktorý je spojený s jeho vnútorný mechanický moment (spin).
Výpočet pohybu magnetického momentu v nehomogénnom poli
Nech sa atóm pohybuje v nehomogénnom magnetickom poli, jeho magnetický moment sa rovná $(\overrightarrow(p))_m$. Sila, ktorá na ňu pôsobí, je:
Všeobecne platí, že atóm je elektricky neutrálna častica, takže iné sily naň v magnetickom poli nepôsobia. Štúdiom pohybu atómu v nehomogénnom poli je možné zmerať jeho magnetický moment. Predpokladajme, že sa atóm pohybuje pozdĺž osi $X$, nehomogenita poľa vzniká v smere osi $Z$ (obr. 1): Obr.
Obrázok 1.
\frac()()\frac()()
Pomocou podmienok (2) transformujeme výraz (1) do tvaru:
Magnetické pole je symetrické vzhľadom na rovinu y=0. Dá sa predpokladať, že sa atóm pohybuje v tejto rovine, čo znamená, že $B_x=0.$ Rovnosť $B_y=0$ je porušená len v malých oblastiach pri okrajoch magnetu (toto porušenie zanedbávame). Z vyššie uvedeného vyplýva, že:
V tomto prípade majú výrazy (3) tvar:
Precesia atómov v magnetickom poli neovplyvňuje $p_(mz)$. Pohybovú rovnicu atómu v priestore medzi magnetmi zapíšeme v tvare:
kde $m$ je hmotnosť atómu. Ak atóm prejde dráhou $a$ medzi magnetmi, odchýli sa od osi X o vzdialenosť rovnajúcu sa:
kde $v$ je rýchlosť atómu pozdĺž osi $X$. Atóm opustí priestor medzi magnetmi a pokračuje v pohybe v konštantnom uhle vzhľadom na os $X$ pozdĺž priamky. Vo vzorci (7) sú známe veličiny $\frac(\partial B_z)(\partial z)$, $a$, $v\ a\ m$, meraním z možno vypočítať $p_(mz)$.
Príklad 1
Cvičenie: Koľko komponentov sa pri vykonávaní experimentu podobného Sternovi a Gerlachovi rozdelí zväzok atómov, ak sú v stave $()^3(D_1)$?
rozhodnutie:
Výraz sa rozdelí na $N=2J+1$ podúrovne, ak Lande multiplikátor je $g\ne 0$, kde
Aby sme našli počet komponentov, na ktoré sa lúč atómov rozdelí, mali by sme určiť celkové vnútorné kvantové číslo $(J)$, multiplicitu $(S)$, orbitálne kvantové číslo, porovnať Landeho multiplikátor s nulou a ak je nenulové, vypočítajte počet podúrovní.
1) Za týmto účelom zvážte štruktúru symbolického záznamu stavu atómu ($3D_1$). Náš výraz je dešifrovaný takto: symbol $D$ zodpovedá orbitálnemu kvantovému číslu $l=2$, $J=1$, násobnosť $(S)$ sa rovná $2S+1=3\to S = 1 $.
$g,$ vypočítame použitím vzorca (1.1):
Počet zložiek, na ktoré je zväzok atómov rozdelený, sa rovná:
odpoveď:$N=3,$
Príklad 2
Cvičenie: Prečo bol zväzok vodíkových atómov, ktoré boli v stave $1s$, použitý v experimente Sterna a Gerlacha na detekciu rotácie elektrónu?
rozhodnutie:
V stave $s-$ je moment hybnosti elektrónu $(L)$ rovný nule, pretože $l=0$:
Magnetický moment atómu, ktorý je spojený s pohybom elektrónu na obežnej dráhe, je úmerný mechanickému momentu:
\[(\overrightarrow(p))_m=-\frac(q_e)(2m)\overrightarrow(L)(2.2)\]
preto sa rovná nule. To znamená, že magnetické pole by nemalo ovplyvňovať pohyb atómov vodíka v základnom stave, teda štiepiť tok častíc. Ale pri použití spektrálnych prístrojov sa ukázalo, že čiary vodíkového spektra ukazujú prítomnosť jemnej štruktúry (dubletov), aj keď tam nie je žiadne magnetické pole. Aby sa vysvetlila prítomnosť jemnej štruktúry, bola predložená myšlienka vlastného mechanického momentu hybnosti elektrónu v priestore (spin).
V predchádzajúcom odseku sa zistilo, že pôsobenie magnetického poľa na plochý obvod s prúdom je určené magnetickým momentom obvodu, ktorý sa rovná súčinu sily prúdu v obvode a plochy \u200b okruhu (pozri vzorec (118.1)).
Jednotkou magnetického momentu je ampérmeter štvorcový (). Pre predstavu o tejto jednotke uvádzame, že pri prúde 1 A má magnetický moment rovný 1 kruhový obrys s polomerom 0,564 m () alebo štvorcový obrys so stranou štvorec rovný 1 m. Pri prúde 10 A má magnetický moment 1 obrys kruhového polomeru 0,178 m ( 
) atď.
Elektrón pohybujúci sa vysokou rýchlosťou po kruhovej dráhe je ekvivalentný kruhovému prúdu, ktorého sila sa rovná súčinu náboja elektrónu a frekvencie rotácie elektrónu po dráhe: . Ak je polomer obežnej dráhy , a rýchlosť elektrónu je , potom a teda . Magnetický moment zodpovedajúci tomuto prúdu je
.
Magnetický moment je vektorová veličina smerujúca pozdĺž normály k obrysu. Z dvoch možných smerov normály sa vyberie jeden, ktorý súvisí so smerom prúdu v obvode pravidlom pravej skrutky (obr. 211). Otáčanie skrutky s pravým závitom v rovnakom smere ako prúd v obvode spôsobuje pozdĺžny pohyb skrutky v smere . Takto zvolené normálne sa nazýva pozitívne. Predpokladá sa, že smer vektora sa zhoduje so smerom kladnej normály.
Ryža. 211. Otáčanie hlavy skrutky v smere prúdu spôsobí pohyb skrutky v smere vektora
Teraz môžeme spresniť definíciu smeru magnetickej indukcie. Smer magnetickej indukcie sa považuje za smer, v ktorom sa pri pôsobení poľa vytvorí kladná normála k obvodu s prúdom, t. j. smer, v ktorom je stanovený vektor.
Jednotka SI magnetickej indukcie sa nazýva tesla (T) podľa srbského vedca Nikolu Teslu (1856-1943). Jedna tesla sa rovná magnetickej indukcii rovnomerného magnetického poľa, v ktorom je plochý obvod s prúdom s magnetickým momentom jeden ampérmeter štvorcový vystavený maximálnemu krútiacemu momentu jeden newtonmeter.
Zo vzorca (118.2) vyplýva, že
119.1. Kruhový obrys s polomerom 5 cm, cez ktorý preteká prúd 0,01 A, má v rovnomernom magnetickom poli maximálny krútiaci moment rovný N × m. Aká je magnetická indukcia tohto poľa?
119.2. Aký krútiaci moment pôsobí na ten istý obrys, ak normála k obrysu zviera so smerom poľa uhol 30°?
119.3. Nájdite magnetický moment prúdu vytvoreného elektrónom pohybujúcim sa po kruhovej dráhe s polomerom m rýchlosťou m/s. Náboj elektrónu je Cl.
