-
Экспериментальное определение магнитных моментов. Спин электрона (лекция 14).
Магнитный момент электрона прямо связан с угловым моментом:
Орбитальный магнитный момент электрона также квантован. Дискретный и характер поведения магнитных моментов был доказан экспериментально путем взаимодействия атомов с магнитными полями. Частица, обладающая магнитным моментом, при помещении в магнитное поле с индукцией B приобретает:
Т.е.
уровни энергии, которые до наложения
внешнего магнитного поля были вырождены
при наличии поля расщепляются на 2l+1
подуровней. В магнитном поле снимается
вырождение по квантовому числу m (отсюда
название «магнитное квантовое число»)
на рис. схематически изображено
расщепление d-уровня электрона (l=2) на 5
подуровней. Выражение (11) показывает,
что расстояние между соседними подуровнями
равно «мВ», что позволяет экспериментально
определить либо магнетон Бора либо,
если он известен, магнитное поле.
Расщепление d – уровня в магнитном поле: (рис 1)
Штерн и Герлак пропускали пучок нейтральных атомов через облость с резко неоднородным (на расстоянии порядка десяти в минус восьмой степени см) магнитным поле. В неоднородном поле частицы.
Магнитная сила д. б. действовать на вертикальные составляющие магнитного момента и частицы с разными составляющими д.6. "расползтись" в разные стороны. Их отклонение д.б. быть пропорционально величине магнитного момента. Если справедлива классическая теория, возможны любые значения, магнитного момента в проекции на OZ. Тогда ожидаемый результат - простое уширение полоски на экране.
Однако в опыте обнаружилось расщепление первоначального пучка на два, что означало экспериментальное подтверждение дискретности значений магнитного момента, а, тем самыми углового момента.
Однако в экспериментах с различными атомами (с различными веществами} количество расщеплении
Итак, для собственного вращения электрона было введено еще одно квантовое число S: S=1/2
Оно называется спиновым и описывает собственный спиновый момент электрона или просто спин.