词条 | 原子磁矩 |
释义 | yuanzi ciju 原子磁矩(卷名:物理学) magnetic moment of atom 通常指原子的磁偶极矩。原子磁矩来源于电子磁矩和原子核磁矩。但原子核的磁矩很小,约比电子的磁矩小三个数量级,一般可以忽略,因此原子磁矩通常是指电子的磁矩。在量子力学出现之前,E.巴克和A.朗德在研究原子谱线的塞曼效应时就已研究过原子的磁矩,量子力学出现之后,进一步加深了人们对原子磁矩的认识。 电子磁矩 电子磁矩由电子轨道磁矩和电子自旋磁矩组成。原子中电子绕核运动,形成环形电流,很像个磁性偶极子。这种轨道运动产生的磁矩,称为电子轨道磁矩μl。电子还具有轨道角动量pl。μl和pl在空间某一z方向上的分量分别为 ![]() ![]() ![]() ![]() 电子具有自旋运动,自旋角动量的大小不变,称为电子的固有矩ps。电子还具有相应的自旋磁矩μs,ps和μs在空间某一z方向上的投影只能取两个值,分别是 ![]() ![]() ![]() ![]() gs=2.0023193134(70)。 单电子原子的磁矩 即由单电子的轨道磁矩 μl与自旋磁矩μs合成,总磁矩μj是μl与μs的矢量和,即 ![]() 原子的总磁矩μj与总角动量 ![]() ![]() ![]() 当磁矩为μj的原子处于磁感应强度为B 的弱磁场中,会引起能级的改变,导致原子谱线的分裂,称为塞曼效应。能级分裂成为 ![]() ![]() 多电子原子的磁矩 多电子原子,在一般情况(原子较轻和处于基态)下,电子之间的库仑相互作用是主要的,自旋轨道间的相互作用是次要的,这时原子的总角动量按LS 耦合方式耦合而成,即原子总角动量 ![]() ![]() ![]() 在某些情况(原子较重或处于高激发态)下,电子自身的自旋轨道相互作用是主要的,电子之间的相互作用是次要的,这时原子的总角动量按jj 耦合方式耦合,其总角动量 ![]() ![]() 原子的磁矩可通过斯特恩-革拉赫实验的方法测量。实验中原子束通过不均匀磁场,可由测定原子束的偏转程度,直接得到该原子磁矩在磁场方向上的分量,并可进一步根据原子束分裂的分束数,计算出原子总磁矩。如果实验用银、氢等原子,它们的基态为S态,原子本身轨道角动量为零,轨道磁矩也为零,所以实验测得的磁矩是电子的固有磁矩,其值为一玻尔磁子。 原子磁矩是物质磁性的微观基础。P.朗之万的顺磁性理论和P.-E.外斯的铁磁性理论,就是根据原子磁矩和磁畴(原子磁矩自发平行排列而形成的小区域)磁矩在外场中的取向服从统计分布,来说明顺磁和铁磁物质的磁性。 |
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