- •Когерентные волны.
- •2. Интерференция световых волн.
- •3. Дифракция волн.
- •4. Поляризация волн.
- •5. Дисперсия волн.
- •6. Закон Кирхгофа для теплового излучения.
- •11. Тормозное рентгеновское излучение.
- •12. Фотоэффект и его законы.
- •13. Опыт Боте. Фотоны.
- •16. Постулаты Бора
- •17. Опыты Франка и Герца
- •18. Правило квантования круговых орбит.
- •19. Элементарная Боровская теория водородного атома.
- •20.Гипотеза де – Бройля.
- •22. Уравнение шредингера
- •23. Смысл пси-функции
- •24. Квантование энергии
- •25. Квантование момента импульса
- •26. Принцип суперпозиции
- •28. Квантомеханический гармонический осциллятор
- •30. Спектры щелочных металлов
- •31. Мультиплетность спектра и спин электрона
- •33.Магнитные момент атомов
- •36. Принцип Паули. Распределение электронов в атоме по состояниям
- •37. Периодическая система элементов Менделеева
- •39.Энергия молекулы.
- •55. Термоядерные реакции.
- •59 Систематика элементарных частиц
- •60 Радиационная защита
33.Магнитные момент атомов
Рассматривая действие магнитного поля на проводники с током и на движущиеся заряды, мы не интересовались процессами, происходящими в веществе. Свойства среды учитывались формально с помощью магнитной проницаемости . Опыт показывает, что все вещества, помещенные в магнитное поле, намагничиваются. Рассмотрим причину этого явления с точки зрения строения атомов и молекул, положив в основу гипотезу Ампера, согласно которой в любом теле существуют микроскопические токи, обусловленные движением электронов в атомах и молекулах.
Для качественного объяснения магнитных явлений с достаточным приближением можно считать, что электрон движется в атоме по круговым орбитам. Электрон, движущийся по одной из таких орбит, эквивалентен круговому току, поэтому он обладает орбитальным магнитным моментом pm=ISn, модуль которого
(131.1)
где I=e — сила тока, — частота вращения электрона по орбите, S — площадь орбиты. Если электрон движется по часовой стрелке (рис. 187), то ток направлен против часовой стрелки и вектор рm направлен перпендикулярно плоскости орбиты электрона, как указано на рисунке.
С другой стороны, движущийся по орбите электрон обладает механическим моментом импульса Le, модуль которого,
(131.2)
где v = 2, r2 = S. Вектор Le называется орбитальным механическим моментом электрона.
Из рис. 187 следует, что направления рm и Le, противоположны, поэтому, учитывая выражения (131.1) и (131.2), получим
(131.3)
где
величина
(131.4)
называется гиромагнитным отношением орбитальных моментов.Формула (131.4) выведена для круговой орбиты, но она справедлива и для эллиптических орбит.
Физиками, было доказано, что кроме орбитальных моментов (см. (131.1) и (131.2)) электрон обладает собственным механическим моментом импульса Les, называемым спином. Спину электрона Les, соответствует собственный (сотовый) магнитный момент рms, пропорциональный Les и направленный в противоположную сторону:
(131.5)
Величина gs называется гиромагнитным отношением спиновых моментов.
Проекция собственного магнитного момента на направление вектора В может принимать только одно из следующих двух значений:
где ħ=h/(2) (h—постоянная Планка), b—магнетон Бора, являющийся единицей магнитного момента электрона.
В общем случае магнитный момент электрона складывается из орбитального и спинового магнитных моментов. Магнитный момент атома, следовательно, складывается из магнитных моментов входящих в его состав электронов и магнитного момента ядра (обусловлен магнитными моментами входящих в ядро протонов и нейтронов). Однако магнитные моменты ядер в тысячи раз меньше магнитных моментов электронов.
34.Эффе́кт
Зе́емана —
расщепление линий атомных спектров в магнитном
поле.Обнаружен
в 1896 г. Зееманом для
эмиссионных линий натрия.Эффект
обусловлен тем, что в присутствии
магнитного поля квантовая частица,
обладающая спиновым магнитным моментом,
приобретает дополнительную
энергию
пропорциональную
его магнитному моменту
Приобретённая
энергия приводит к снятию вырождения
атомных состояний по магнитному
квантовому числу
и
расщеплению атомных линий.
В
классическом представлении Атом,
можно рассматривать как
классический гармонический
осциллятор, и его уравнение движения
в присутствии магнитного поля
направленного
вдоль оси Z,
можно рассматривать в виде:
где
—
скорость вращения электрона вокруг
ядра,
—
масса электрона,
—
резонансная частота электронного
дипольного перехода. Введём величину,
называемую ларморовской
частотой
Резонансная
частота дипольного момента в присутствии
магнитного поля расщепляется на три
частоты
Таким
образом, в магнитном поле электрон
вместо простого вращения вокруг ядра
атома начинает совершать сложное
движение относительно выделенного
магнитным полем. Электронное облако
атома прецессирует вокруг этой оси с
частотой Лармора
Такая простая модель объясняет наблюдаемое в экспериментах изменение поляризации флуоресценции атомарных паров в зависимости от направления наблюдения
35.
Электронный Парамагнитный Резонанс
Суть
метода заключается в резонансном
поглощении электромагнитного излучения
неспаренными электронами. Электрон имеет спин
и
ассоциированный с ним магнитный
момент.Если поместить свободный радикал с
результирующим моментом
количества движения J в магнитном
поле с напряжённостью B0,
то для J,
отличного от нуля, в магнитном поле
снимается вырождение,
и в результате взаимодействия с магнитным
полем возникает 2J+1 уровней,
положение которых описывается
выражением: W = gβB0M.
Если к парамагнитному центру
приложить электромагнитное
поле с частотой ν,поляризованное в
плоскости, перпендикулярной вектору
магнитного поля B0,
то оно будет вызывать магнитные дипольные
переходы, подчиняющиеся правилу отбора
ΔМ =
1. При совпадении энергии электронного
перехода с энергией фотона электромагнитной
волны будет
происходить резонансное поглощение СВЧ излучения.
Таким образом, условие резонанса
определяются фундаментальным соотношением
магнитного резонанса hν
= gβB0.
