Различия

Показаны различия между двумя версиями страницы.

Ссылка на это сравнение

Следующая версия		Предыдущая версия
lab4:магнетизм_микрочастиц [2019/04/08 13:30] – создано root_slab4:магнетизм_микрочастиц [2026/09/04 06:04] (текущий) – внешнее изменение 127.0.0.1
Строка 3: Строка 3:
 Магнитные свойства твердого тела определяются поведением микрочастиц, входящих в состав атомов и молекул, из которых состоят эти макротела. Поэтому вначале необходимо рассмотреть магнитные свойства свободного атома. Для качественного описания природы магнетизма атомов используем простейшую планетарную модель атома, согласно которой электроны вращаются вокруг положительно заряженного ядра по круговым орбитам. Магнитные свойства твердого тела определяются поведением микрочастиц, входящих в состав атомов и молекул, из которых состоят эти макротела. Поэтому вначале необходимо рассмотреть магнитные свойства свободного атома. Для качественного описания природы магнетизма атомов используем простейшую планетарную модель атома, согласно которой электроны вращаются вокруг положительно заряженного ядра по круговым орбитам.
  
-Движущийся по круговой орбите радиуса $r$ электрон, эквивалентен кольцевому току $I=\frac{e}{T} $, где $e$ --- абсолютная величина заряда электрона; $T=\frac{2\pi r}{v}$ --- период обращения электрона по орбите; $v$ --- скорость вращения. Соответствующий этому току //орбитальный магнитный// момент равен:+Движущийся по круговой орбите радиуса $r$ электрон, 
 +{{ :lab4:m01.png?250 |}} 
 +эквивалентен кольцевому току $I=\frac{e}{T} $, где $e$ --- абсолютная величина заряда электрона; $T=\frac{2\pi r}{v}$ --- период обращения электрона по орбите; $v$ --- скорость вращения. Соответствующий этому току //орбитальный магнитный// момент равен:
 $$ $$
 m_{l} =\frac{SI}{c} =-\frac{evr}{2c} ,   m_{l} =\frac{SI}{c} =-\frac{evr}{2c} ,  
Строка 17: Строка 19:
 \vec m_{l} =-\frac{e}{2m_{e} c} \vec p_{l} .  \vec m_{l} =-\frac{e}{2m_{e} c} \vec p_{l} . 
 $$ $$
-Полученное соотношение содержит только фундаментальные постоянные (отношение заряда к его массе), не зависит от радиуса орбиты, поэтому оно справедливо для любой формы орбиты и для многоэлектронных атомов. Знак минус в выражении выше означает, что векторы магнитного и механического моментов при орбитальном движении направлены в противоположные стороны, что обусловлено отрицательным зарядом электрона. Множитель $-\frac{e}{2m_{e} c} =\gamma $ называется //{орбитальным магнитомеханическим (гиромагнитным) отношением// для электрона.+Полученное соотношение содержит только фундаментальные постоянные (отношение заряда к его массе), не зависит от радиуса орбиты, поэтому оно справедливо для любой формы орбиты и для многоэлектронных атомов. Знак минус в выражении выше означает, что векторы магнитного и механического моментов при орбитальном движении направлены в противоположные стороны, что обусловлено отрицательным зарядом электрона. Множитель $-\frac{e}{2m_{e} c} =\gamma $ называется //орбитальным магнитомеханическим (гиромагнитным) отношением// для электрона.
  
 Кроме орбитального механического движения, электрон обладает //собственным// моментом количества движения (//механическим//) $\vec p_{s},$ называемым //спином,// проекция которого на направление вектора $\vec B$ имеет //только два// значения: $+\frac 12 \hbar$ и $-\frac 12\hbar,$  ($\hbar$ --- постоянная Планка). Кроме орбитального механического движения, электрон обладает //собственным// моментом количества движения (//механическим//) $\vec p_{s},$ называемым //спином,// проекция которого на направление вектора $\vec B$ имеет //только два// значения: $+\frac 12 \hbar$ и $-\frac 12\hbar,$  ($\hbar$ --- постоянная Планка).
Строка 23: Строка 25:
 //Спин// --- это внутреннее свойство элементарной частицы, как заряд и масса, т.е. микрочастица не может «расстаться» со своим спином, как не может потерять часть заряда или массы. Классической модели спина не существует, но для качественного понимания этого явления  можно провести аналогию с вращением Земли вокруг собственной оси. //Спин// --- это внутреннее свойство элементарной частицы, как заряд и масса, т.е. микрочастица не может «расстаться» со своим спином, как не может потерять часть заряда или массы. Классической модели спина не существует, но для качественного понимания этого явления  можно провести аналогию с вращением Земли вокруг собственной оси.
  
-Спину соответствует //спиновый магнитный// момент $\vec m_{s},$ направленный противоположно моменту количества движения $\vec p_{s}.$ Проекция спинового магнитного момента электрона на направление вектора $\vec H$ также может иметь //только два// значения $\pm \vec m_{s}.$) По чисто квантовым причинам отношение //спинового магнитного// момента к //механическому// +Спину соответствует //спиновый магнитный// момент $\vec m_{s},$ направленный противоположно моменту количества движения $\vec p_{s}.$ Проекция спинового магнитного момента электрона на направление вектора $\vec H$ также может иметь //только два// значения $\pm \vec m_{s}.$ По чисто квантовым причинам отношение //спинового магнитного// момента к //механическому// 
 $$ $$
 \vec m_{s} =-\frac{e}{m_{e} c} \vec p_{s}   \vec m_{s} =-\frac{e}{m_{e} c} \vec p_{s}  
Строка 43: Строка 45:
  
 Твердое тело представляет совокупность огромного количества атомов, магнитные моменты которых определяются не только микрочастицами, принадлежащими данному атому, но и их взаимодействием с частицами соседних атомов. Из изложенного следует, что все тела в той или иной степени магнитны, т.е. обладают магнитными свойствами. Твердое тело представляет совокупность огромного количества атомов, магнитные моменты которых определяются не только микрочастицами, принадлежащими данному атому, но и их взаимодействием с частицами соседних атомов. Из изложенного следует, что все тела в той или иной степени магнитны, т.е. обладают магнитными свойствами.
 +
 +Назад  [[:lab4:обозначения2|Основные обозначения]] или далее [[:lab4:Магнитное поле в веществе|Магнитное поле в веществе]]