Полный магнитный момент одноэлектронного атома
Усредненное значение перпендикулярных составляющих обоих магнитных моментов за прецессии будет равно нулю, т.к. эти составляющие непрерывно меняют свое направление в пространстве.
Т.о., эффективный полный магнитный момент одноэлектродного атома будет равняться сумме параллельных составляющих векторов
l и
S, т.е. будет равен вектору
J. Следовательно, полный магнитный момент атома (в отсутствии внешнего магнитного поля) равен (см. рис. 3).
J = μ1 Cos (
l
J) + μS Cos (
S
J) (21)
|
l| = (h / 2π) l*; |
l| =
0 l*;
|
J| = (h / 2π) j*; |
S| =
0 S*;
|
S| = (h / 2π) S*;
На рисунке 3, на основании известной тригонометрической формулы, следует, что
Cos (
l
J) = (l (l +1) + j (j +1) – s (s + 1)) / 2
Cos (
S
J) = (s (s +1) + j (j +1) – l (l + 1)) / 2
(22)
Подставляя (8), (15), (22) в (21), получим
μJ = μ0 (3 j (j + 1) + s (s +1) – l (l + 1)) / (2
) (23)
Умножая числитель и знаменатель на
, приводим выражение (23) к виду
μJ = μ0
{1 + (j (j + 1) + s (s + 1) - l (l + 1)) / 2j (j + 1)} (24)
Величина g = 1 + (j (j + 1) + s (s + 1) - l (l + 1)) / 2j (j + 1) (25)
Называется множителем (фактором) Ланде, во многих явлениях играет важную роль.
Т.о. магнитный момент атома равен
μJ = μ0g
= μ0g j* (26)
Если поместить атом в “слабое” магнитное поле, “слабое” настолько, чтобы взаимодействие моментов
l и
S между собой было значительно больше их взаимодействия с внешним магнитным полем. То есть в этом случае атом будет вести себя в поле как магнитный диполь с моментом, равным
l. Причем этот момент будет ориентирован относительно поля определенным образом. А именно так, чтобы проекция вектора
J на направление поля
принимала значения
PJH = PJ Cos (
J
) = h / 2πmJ, (27)
mJ = j, j-1, ……,- j. Cos (
J
) = mJ / j*.
И соответственно проекция магнитного момента атома μJH на направление внешнего магнитного поля
будет равна.
μJH = μJ Cos (
J
) = μJ (mJ / j*) = μ0gmJ (28)
Дополнительная потенциальная энергия взаимодействия магнитного момента атома с внешним магнитным полем будет равна
ΔΕ = (
l
) = μJ H Cos (
J
) = μ0 g H mJ (29)
Векторы
l,
s,
J ориентируются определенным образом в пространстве относительно направления магнитного поля, что называется “пространственным квантованием“.
| Магнитное поле, электромагнитное взаимодействие
Основы специальной теории относительности
Развитие представлений о природе света Электромагнитная
теория света
Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта Магнитные
свойства атомов
Электротехника краткий справочник Законы
Ома и Кирхгофа для электрической цепи Примеры решения
задач по электротехнике
Теоретические основы электротехники ТОЭ Метод
узловых потенциалов Метод
контурных токов
Баланс мощностей Резонанс
напряжений и токов Лабораторные и курсовые работы
Учебник по схемотехнике, альбом схем Курс
лекций по атомной физике
|