Орбитален и магнитен момент на електрон

Магнитният момент, магнитният диполен момент е основното количество, което характеризира магнитните свойства на дадено вещество. Източникът на магнетизъм, според класическата теория на електромагнитните явления, са електрическите макро- и микротокове. Елементарен източник на магнетизъм се счита за затворен ток. Елементарните частици, атомните ядра, електронните обвивки на атомите и молекулите имат магнитен момент. Магнитният момент на елементарните частици (електрони, протони, неутрони и други), както е показано от квантовата механика, се дължи на съществуването на техния собствен механичен момент - спин.

Магнитният момент се измерва в A⋅m2 или J/T (SI), или erg/G (CGS), 1 erg/G = 10-3 J/T. Специфичната единица на елементарния магнитен момент е магнетонът на Бор.

В случай на плоска верига с електрически ток, магнитният момент се изчислява като,

където е токът във веригата, е площта на веригата, е единичният нормален вектор към равнината на веригата. Посоката на магнитния момент обикновено се намира според правилото на кардан: ако завъртите дръжката на кардана по посока на тока, посоката на магнитния момент ще съвпадне с посоката на транслационното движение на кардана. За произволен затворен цикъл магнитният момент се намира от:,

където е радиус-векторът, изтеглен от началото до елемента с дължината на контура. В общия случай на произволно разпределение на токове в средата:, където е плътността на тока в обемен елемент .

Орбиталното квантово число (наричано още азимутално или допълващо квантово число) определя ъгловия момент на електрона и може да приеме цели числа от 0 до n - 1 (l = 0,1, ..., n - 1). Моментът на импулса се дава от отношението

Атомните орбитали обикновено се наричат ​​с буквено обозначение на техния орбитален номер: Стойността на орбиталния квантов номер 0 1 2 3 4

Кодова буква s p d f g

Буквените обозначения на атомните орбитали произхождат от описанието на спектралните линии в атомните спектри: s (резък) - рязък ред в атомните спектри, p (главен) - основен, d (дифузен) - дифузен, f (основен) - основен.

19) Собствен механистичен ъглов момент на електрона. спинов магнитен момент на електрона. спинови и магнитни спинови квантови числа. сурово и герлашко преживяване

Въпреки факта, че спинът не е свързан с реалното въртене на частицата, той въпреки това генерира определен магнитен момент, което означава, че води до допълнително (в сравнение с класическата електродинамика) взаимодействие с магнитното поле. Отношението на величината на магнитния момент към величината на въртенето се нарича гиромагнитно съотношение и за разлика от орбиталния ъглов момент не е равно на магнетона ():

Въведеният тук фактор g се нарича g-фактор на частицата; стойностите на този g-фактор за различни елементарни частици се изучават активно във физиката на елементарните частици.

Експериментът на Щерн - Герлах е опитът на германските физици Ото Щерн и Валтер Герлах, проведен през 1922 година. Експериментът потвърди наличието на спин в атомите (първоначално сребърни атоми, а след това други метали участваха в експеримента) и факта на пространствено квантуване на посоката на техните магнитни моменти.

Експериментът се състоеше в следното: лъч от сребърни атоми беше преминат през силно нехомогенно магнитно поле, създадено от мощен постоянен магнит. Когато атомите преминават през това поле, поради притежаването им на магнитни моменти, върху тях действа сила, зависеща от проекцията на въртене в посоката на магнитното поле, отклоняваща атомите, летящи между магнитите, от първоначалната им посока на движение. Освен това, ако приемем, че магнитните моменти на атомите са ориентирани произволно (непрекъснато), тогава на плочата, разположена по-нататък в посоката на движение на атомите, трябва да се появи размита лента. Вместо това обаче върху плочата се образуват две доста ясни тесни ивици, които свидетелстват в полза на факта, че магнитните моменти на атомите по предпочитаната посока са взели само две определени стойности, което потвърждава предположението на квантовата механична теория за квантуване на магнитния момент на атомите.

По-късно с подобни резултати бяха проведени експерименти за лъчи от атоми на други метали, както и за лъчи от протони и електрони. Тези експерименти доказаха съществуването