Магнитни моменти на електрони и атоми

Имайки предвид ефекта на магнитното поле върху проводници с ток и върху движещи се заряди, ние не се интересувахме от процесами, срещащи се в веществото. Свойствата на средата бяха взети под внимание формално, като се използва магнитната пропускливост m. За дада се разберат магнитните свойства на средата и тяхното въздействие върху магнитната индукцияе необходимо да се разгледа ефектът на магнитното поле върху атомите и молекулите на веществото.

Опитът показва, че всички вещества, поставени в магнитно поле, се магнетизиратса. Помислете за причината за това явление.от гледна точка на структурата на атомите илекули, базирани на хипотезата на Ампер (вж. § 109), според която микроскопични токове съществуват във всяко тяло,

причинени от движението на електрони в атоми и молекули.

За качествено обяснение магьосникътявления с достатъчно приближениеможе да се приеме, че електронът се движив атома по кръгови орбити. Elecтрон, движещ се по една от тези орбити, е еквивалентен на кръгов токтова той има орбитален магнитмомент(вж. (109.2)) стрm = АзСн, Moчиято муцуна

Където I = ev - сила на тока, v - честотаелектронна орбитала, S е орбиталната област. Ако електрон се движи час по часстрелка (фиг. 187), тогава токът е насочен обратно на часовниковата стрелка и вектора Rм в св съответствие с правилото на десния винт е насочен перпендикулярно на орбиталната равнинати електрон.

От друга страна, движейки се по опелектронът има механичен момомент на инерция Le, чийто модул, спублично (19.1),

Където v =2pvr, pr 2 = S. Вектор Lд (той даплатката също се подчинява на правилното правило на винта) се нарича орбитален механичен момент на електрона.

Фиг. 187 следва, че указанията Rm и Lд са противоположни, следователно вземете под вниманиеизраз (131.1) и (131.2), получаваме

стрm = - (e/2m)Le = gLд, (131.3)

Наречен съотношение на гиромагнитния орбитален импулс(общи писъс знака "-", показващ, че посоките на моментите са противоположнинас). Това е връзка, дефинирана от uniВерсалните константи са еднакви за всяка орбита, въпреки че за различни орбити стойностите v и r са различни. Формулата (131.4) е получена за кръгова орбита, но е валидна и за елиптични орбити. Експериментално определяне на жироскопмагнитното съотношение е проведено в експериментите на Айнщайн и де Хаас (1915), които наблюдават въртенето на свободно окаченотидете на най-тънкия кварцов железен конецта пръчка, когато е намагнетизирана във външнатамагнитното поле (по соленоидната намоткада променлив ток се предаваше с чести-

което е равно на честотата на усукващите вибрации на пръта). Когато изследването е принудителносе определят торсионните вибрации на прътасподели гиромагнитното съотношение, коетороят се оказа равен - (f/t). Така че зав същото време знакът на носителите, отговорни за молекулярните токове, съвпада със знака на електронния заряд и гиромагнитното съотношениепромяната се оказа два пъти по-голяма от въведената по-рано стойност ж (вж. (131.4)). За да се обясни този резултат, катокоето е от голямо значение за по-нататъшното развитие на физиката, се предполагаше и по-късно доказа, че освен кълботомомент (вж. (131.1) и (131.2)), който има електронът собствен механикъглов момент Lе извикан въртене.Смятало се, че спинът се дължи на въртенето на електрон около оста си, което е довело до редица противоречия. Сега е установено, че спинът е присъщо свойство на електрическототрон, като неговия заряд и маса. Гърбът на електрон Les съответства вътрешен (спинов) магнитен момент pms, околопорциониран Les и насочени към пропротивоположната страна: