Орбітальний та магнітний момент електрона
Магнітний момент, магнітний дипольний момент - основна величина, що характеризує магнітні властивості речовини. Джерелом магнетизму, згідно з класичною теорією електромагнітних явищ, є електричні макро- та мікроструми. Елементарним джерелом магнетизму вважають замкнутий струм. Магнітний момент мають елементарні частинки, атомні ядра, електронні оболонки атомів і молекул. Магнітний момент елементарних частинок (електронів, протонів, нейтронів та інших), як показала квантова механіка, обумовлений існуванням власного механічного моменту — спина.
Магнітний момент вимірюється в А⋅м2 або Дж/Тл (СІ), або ерг/Гс (СГС), 1 ерг/Гс = 10-3 Дж/Тл. Специфічною одиницею елементарного магнітного моменту є магнетон Бора.
У разі плоского контуру з електричним струмом магнітний момент обчислюється як ,
де сила струму в контурі, площа контуру, одиничний вектор нормалі до площини контуру. Напрямок магнітного моменту зазвичай знаходиться за правилом буравчика: якщо обертати ручку буравчика в напрямку струму, то напрямок магнітного моменту збігатиметься з напрямком поступального руху буравчика. Для довільного замкнутого контуру магнітний момент складається з:
де - Радіус-вектор, проведений з початку координат до елемента довжини контуру У загальному випадку довільного розподілу струмів в середовищі: , Де - щільність струму в елементі об'єму .
Орбітальне квантове число (назване також азимутальним або додатковим квантовим числом) визначає момент імпульсу електрона і може набувати цілих значень від 0 до n - 1 (l = 0,1, ..., n - 1). Момент імпульсу у своїй задається співвідношенням
Атомні орбіталі прийнято називати за буквеним позначенням їх орбітального числа:орбітального квантового числа 0 1 2 3 4
Буквене позначення s p d f g
Літерні позначення атомних орбіталей походять від опису спектральних ліній в атомних спектрах: s (sharp) – різка серія в атомних спектрах, p (principal) – головна, d (diffuse) – дифузна, f (fundamental) – фундаментальна.
19) Власний механістичний момент імпульсу електрона. спіновий магнітний момент електрона. спинове та магнітно спинове квантові числа. досвід штерну та герлаху
Незважаючи на те, що спин не пов'язаний з реальним обертанням частинки, він породжує певний магнітний момент, а значить, призводить до додаткової (у порівнянні з класичною електродинамікою) взаємодії з магнітним полем. Відношення величини магнітного моменту до величини спина називається гіромагнітним ставленням, і, на відміну від орбітального кутового моменту, воно не дорівнює магнетону ( ):
Введений тут множник g називається g-фактором частинки; Значення цього g-фактора для різних елементарних частинок активно досліджуються у фізиці елементарних частинок.
Досвід Штерна – Герлаха – досвід німецьких фізиків Отто Штерна та Вальтера Герлаха, здійснений у 1922 році. Досвід підтвердив наявність у атомів спина (спочатку в експерименті брали участь атоми срібла, а потім і інших металів) та факт просторового квантування спрямування їх магнітних моментів.
Досвід полягав у наступному: пучок атомів срібла пропускали через неоднорідне магнітне поле, створюване потужним постійним магнітом. При проходженні атомів через це поле, в силу володіння ними магнітних моментів, на них діяла залежна від проекції спина на напрямок магнітного поля сила, що відхиляла атоми, що летять між магнітами від їхнього початкового напрямку руху.Причому, якщо припустити, що магнітні моменти атомів орієнтовані хаотично (безперервно), тоді на розташованій далі за напрямом руху атомів пластинці мала проявитися розмита смуга. Однак замість цього на платівці утворилися дві досить точні вузькі смуги, що свідчило на користь того, що магнітні моменти атомів уздовж виділеного напрямку приймали лише два певні значення, що підтверджувало припущення квантово-механічної теорії про квантування магнітного моменту атомів.
Пізніше з аналогічними результатами були зроблені досліди для пучків атомів інших металів, а також пучків протонів та електронів. Ці досліди довели існування