चुंबकीय टोक़- शारीरिक। चुंबकीय विशेषता मात्रा। चार्ज सिस्टम गुण। कण (या व्यक्तिगत कण) और निर्धारण, अन्य बहुध्रुव क्षणों (विद्युत द्विध्रुवीय क्षण, चौगुनी क्षण, आदि) के साथ, देखें मल्टीपोली) बाहरी के साथ सिस्टम की बातचीत। एल-मैग्न। फ़ील्ड और अन्य समान सिस्टम।

शास्त्रीय विचारों के अनुसार इलेक्ट्रोडायनामिक्स, चुंबक। विद्युत को गतिमान करने से क्षेत्र का निर्माण होता है। शुल्क। हालांकि आधुनिक सिद्धांत चुंबकीय कणों के अस्तित्व को अस्वीकार नहीं करता (और भविष्यवाणी भी करता है)। शुल्क ( चुंबकीय मोनोपोल), ऐसे कण अभी तक प्रयोगात्मक रूप से नहीं देखे गए हैं और सामान्य पदार्थ में अनुपस्थित हैं। इसलिए, चुंबक की प्राथमिक विशेषता। एम.एम. एक प्रणाली जिसमें एम.एम. (अक्षीय वेक्टर) होता है, प्रणाली से बड़ी दूरी पर एक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है। खेत

(- प्रेक्षण बिंदु की त्रिज्या सदिश)। इसी तरह के दृश्य में एक इलेक्ट्रिक है। द्विध्रुवीय क्षेत्र, जिसमें दो निकट दूरी वाले विद्युत होते हैं। विपरीत संकेत के आरोप। हालांकि, बिजली के विपरीत द्विध्रुव आघूर्ण। M. m. बिंदु "चुंबकीय आवेशों" की प्रणाली द्वारा नहीं, बल्कि विद्युत द्वारा बनाया गया है। सिस्टम के भीतर बहने वाली धाराएं। अगर एक बंद बिजली घनत्व धारा सीमित मात्रा में प्रवाहित होती है वी, तो उसके द्वारा बनाया गया M. m. f-loy . द्वारा निर्धारित किया जाता है

एक बंद वृत्ताकार धारा के सरलतम मामले में मैं, क्षेत्र s के एक सपाट कुंडल के साथ बहते हुए, और M. m का वेक्टर कुंडल के दाहिने सामान्य के साथ निर्देशित होता है।

यदि बिंदु विद्युत के स्थिर संचलन द्वारा धारा का निर्माण किया जाता है। वेग वाले द्रव्यमान वाले आवेश, फिर परिणामी M. m., f-ly (1) से निम्नानुसार है, का रूप है

जहां सूक्ष्म औसत का मतलब है। समय के साथ मूल्य। चूँकि दायीं ओर का सदिश उत्पाद कण के संवेग के संवेग सदिश के समानुपाती होता है (यह माना जाता है कि गति ), तो dep का योगदान। एम। एम में कण और आंदोलनों की संख्या के समय आनुपातिक हैं:

आनुपातिकता कारक ई/2tsबुलाया जाइरोमैग्नेटिक अनुपात; यह मान चुंबकीय के बीच सार्वभौमिक संबंध की विशेषता है। और यांत्रिक चार्ज गुण। शास्त्रीय में कण विद्युतगतिकी। हालांकि, पदार्थ (इलेक्ट्रॉनों) में प्राथमिक आवेश वाहकों की गति क्वांटम यांत्रिकी के नियमों का पालन करती है, जो शास्त्रीय के लिए समायोजन करता है। चित्र। कक्षीय यांत्रिक के अलावा गति का क्षण लीइलेक्ट्रॉन में एक आंतरिक यांत्रिकी होती है। पल - वापस. एक इलेक्ट्रॉन का कुल चुंबकीय क्षेत्र कक्षीय चुंबकीय क्षेत्र (2) और स्पिन चुंबकीय क्षेत्र के योग के बराबर होता है।

जैसा कि इस सूत्र से देखा जा सकता है (सापेक्षता से निम्नलिखित) डिराक समीकरणएक इलेक्ट्रॉन के लिए), जाइरोमैग्नेट। स्पिन के लिए अनुपात कक्षीय गति के लिए ठीक दोगुना हो जाता है। चुंबक की क्वांटम अवधारणा की एक विशेषता। और यांत्रिक क्षण यह भी तथ्य है कि निर्देशांक अक्षों पर इन वैक्टरों के प्रक्षेपण ऑपरेटरों की गैर-कम्यूटेटिविटी के कारण वेक्टर अंतरिक्ष में एक निश्चित दिशा नहीं रख सकते हैं।

स्पिन एम एम चार्ज। कण परिभाषित f-loy (3), कहा जाता है। सामान्य, एक इलेक्ट्रॉन के लिए यह है MAGNETONबोरा। हालांकि, अनुभव से पता चलता है कि एक इलेक्ट्रॉन का एम.एम परिमाण के क्रम से (3) से भिन्न होता है (ठीक संरचना स्थिर है)। एक समान पूरक कहा जाता है असामान्य चुंबकीय क्षण, फोटॉन के साथ एक इलेक्ट्रॉन की बातचीत के कारण उत्पन्न होता है, इसे क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स के ढांचे में वर्णित किया गया है। अन्य प्राथमिक कणों में भी विषम चुंबकीय गुण होते हैं; वे आधुनिक के अनुसार हैड्रॉन, टू-राई के लिए विशेष रूप से बड़े हैं। प्रतिनिधित्व, vnutr है। संरचना। इस प्रकार, प्रोटॉन का विषम एम एम "सामान्य" एक से 2.79 गुना अधिक है - परमाणु चुंबक, ( एम- प्रोटॉन का द्रव्यमान), और न्यूट्रॉन का M.m -1.91 के बराबर होता है, अर्थात, यह शून्य से काफी भिन्न होता है, हालाँकि न्यूट्रॉन में विद्युत शक्ति नहीं होती है। शुल्क। इतने बड़े विषम एम.एम. हैड्रॉन आंतरिक होने के कारण। उनके घटक प्रभारों की आवाजाही। क्वार्क

लिट।: लांडौ एल। डी।, लाइफशिट्स ई। एम।, फील्ड थ्योरी, 7 वां संस्करण।, एम।, 1988; हुआंग के., क्वार्क, लेप्टान और गेज फील्ड, अनुवाद। अंग्रेजी से, एम।, 1985। डी. वी. गिल्टसोव.

चुंबकीय पल

किसी पदार्थ के चुंबकीय गुणों की विशेषता वाली मुख्य मात्रा। विद्युत चुम्बकीय घटना के शास्त्रीय सिद्धांत के अनुसार, चुंबकत्व का स्रोत विद्युत मैक्रो- और सूक्ष्म धाराएं हैं। चुंबकत्व का एक प्राथमिक स्रोत बंद धारा माना जाता है। अनुभव और विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के शास्त्रीय सिद्धांत से, यह इस प्रकार है कि उत्पाद ज्ञात होने पर एक बंद वर्तमान (वर्तमान के साथ सर्किट) की चुंबकीय क्रियाएं निर्धारित की जाती हैं ( एम) वर्तमान ताकत मैंसमोच्च क्षेत्र के लिए ( एम = मैंσ /सीइकाइयों की सीजीएस प्रणाली में (इकाइयों की सीजीएस प्रणाली देखें), साथ - प्रकाश कि गति)। वेक्टर एमऔर, परिभाषा के अनुसार, एम.एम. इसे एक अलग रूप में भी लिखा जा सकता है: एम = एम एल, कहाँ पे एम-सर्किट के बराबर चुंबकीय चार्ज, और मैं- विपरीत संकेतों (+ और .) के "आवेशों" के बीच की दूरी - ).

एम एम में प्राथमिक कण, परमाणु नाभिक, परमाणुओं और अणुओं के इलेक्ट्रॉन गोले होते हैं। प्राथमिक कणों (इलेक्ट्रॉनों, प्रोटॉन, न्यूट्रॉन, और अन्य) का यांत्रिक द्रव्यमान, जैसा कि क्वांटम यांत्रिकी द्वारा दिखाया गया है, अपने स्वयं के यांत्रिक क्षण के अस्तित्व के कारण है - स्पिन ए। परमाणु द्रव्यमान प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के आंतरिक (स्पिन) द्रव्यमान से बने होते हैं जो इन नाभिकों को बनाते हैं, साथ ही नाभिक के भीतर उनकी कक्षीय गति से जुड़े द्रव्यमान भी होते हैं। परमाणुओं और अणुओं के इलेक्ट्रॉन कोशों के आणविक द्रव्यमान स्पिन और इलेक्ट्रॉनों के कक्षीय आणविक द्रव्यमान से बने होते हैं। एक इलेक्ट्रॉन m cn के स्पिन चुंबकीय क्षण में बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की दिशा में दो समान और विपरीत दिशा में प्रक्षेपण हो सकते हैं एन।प्रक्षेपण का निरपेक्ष मूल्य

जहां μ में \u003d (9.274096 ± 0.000065) 10 -21 एर्ग/जीएस -बोरॉन मैग्नेटन, एच - प्लैंक स्थिरांक , इऔर एमई - इलेक्ट्रॉन का आवेश और द्रव्यमान, साथ- प्रकाश की गति; श्री-क्षेत्र की दिशा में स्पिन यांत्रिक क्षण का प्रक्षेपण एच. स्पिन का निरपेक्ष मान M. m.

कहाँ पे एस= 1/2 - स्पिन क्वांटम संख्या (क्वांटम संख्या देखें)। यांत्रिक क्षण (पीछे) के लिए स्पिन एम.एम. का अनुपात

स्पिन के बाद से

परमाणु स्पेक्ट्रा के अध्ययन से पता चला है कि एम एच सीएन वास्तव में एम इन के बराबर नहीं है, लेकिन एम इन (1 + 0.0116) है। यह विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के तथाकथित शून्य-बिंदु दोलनों के इलेक्ट्रॉन पर कार्रवाई के कारण है (देखें क्वांटम इलेक्ट्रोडायनामिक्स, विकिरण सुधार)।

एक इलेक्ट्रॉन एम ओर्ब का कक्षीय एम एम संबंध द्वारा यांत्रिक कक्षीय क्षण कक्षा से संबंधित है जीओपीबी = |एम ओर्ब | / | ओर्ब | = | इ|/2एमइ सी, वह है, चुंबकीय यांत्रिक अनुपात जी opb से दो गुना कम है जीसीएन क्वांटम यांत्रिकी बाहरी क्षेत्र (तथाकथित स्थानिक परिमाणीकरण) की दिशा में संभावित अनुमानों की एक असतत श्रृंखला की अनुमति देता है: एम एच ओर्ब = एम एल एम इन , जहां एम एल - चुंबकीय क्वांटम संख्या 2 . ले रही है मैं+ 1 मान (0, ±1, ±2,..., ± मैं, कहाँ पे मैं- कक्षीय क्वांटम संख्या)। मल्टीइलेक्ट्रॉन परमाणुओं में, कक्षीय और स्पिन चुंबकत्व क्वांटम संख्याओं द्वारा निर्धारित किए जाते हैं लीऔर एसकुल कक्षीय और स्पिन क्षण। इन क्षणों का जोड़ स्थानिक परिमाणीकरण के नियमों के अनुसार किया जाता है। इलेक्ट्रॉन स्पिन और इसकी कक्षीय गति के लिए चुंबकीय यांत्रिक संबंधों की असमानता के कारण ( जीसीएन जी opb) परमाणु कोश का परिणामी M. m. इसके परिणामी यांत्रिक आघूर्ण के समानांतर या विरोधी समानांतर नहीं होगा जे. इसलिए, एक अक्सर वेक्टर की दिशा में कुल एम एम के घटक पर विचार करता है जेके बराबर

कहाँ पे जीजे इलेक्ट्रॉन खोल का चुंबकीय यांत्रिक अनुपात है, जेकुल कोणीय क्वांटम संख्या है।

एम. एम. एक प्रोटॉन का जिसका स्पिन है

कहाँ पे एमपीप्रोटॉन का द्रव्यमान है, जो 1836.5 गुना अधिक है एमई, एम जहर - परमाणु चुंबक 1/1836.5 एम सी के बराबर। दूसरी ओर, न्यूट्रॉन में कोई MM नहीं होना चाहिए, क्योंकि यह आवेश रहित होता है। हालाँकि, अनुभव से पता चला है कि प्रोटॉन m p = 2.7927m का MM जहर है, और न्यूट्रॉन m n = -1.91315m का जहर है। यह नाभिक के पास मेसन क्षेत्रों की उपस्थिति के कारण है, जो उनके विशिष्ट परमाणु अंतःक्रियाओं को निर्धारित करते हैं (परमाणु बल, मेसन देखें) और उनके विद्युत चुम्बकीय गुणों को प्रभावित करते हैं। जटिल परमाणु नाभिक के कुल एम एम एम जहर या एम पी और एम एन के गुणक नहीं हैं। इस प्रकार, एम. एम. पोटेशियम के नाभिक

मैक्रोस्कोपिक निकायों की चुंबकीय स्थिति को चिह्नित करने के लिए, शरीर बनाने वाले सभी सूक्ष्म कणों के परिणामी चुंबकीय बल के औसत मूल्य की गणना की जाती है। किसी पिंड के एक इकाई आयतन के संदर्भ में, चुंबकीय क्षेत्र को चुंबकत्व कहा जाता है। मैक्रोबॉडीज के लिए, विशेष रूप से परमाणु चुंबकीय क्रम (फेरो-, फेरी- और एंटीफेरोमैग्नेट्स) वाले निकायों के मामले में, औसत परमाणु एम एम की अवधारणा को एम एम प्रति एक परमाणु (आयन) के औसत मूल्य के रूप में पेश किया जाता है। - शरीर में एम.एम. का वाहक। चुंबकीय क्रम वाले पदार्थों में, इन औसत परमाणु आणविक द्रव्यमानों को फेरोमैग्नेटिक निकायों या फेरी- और एंटीफेरोमैग्नेट्स (पूर्ण शून्य तापमान पर) में चुंबकीय उपखंडों के सहज चुंबकीयकरण के विभाजन के भागफल के रूप में प्राप्त किया जाता है जो आणविक ले जाने वाले परमाणुओं की संख्या से प्राप्त होते हैं। द्रव्यमान प्रति इकाई आयतन। आमतौर पर ये औसत परमाणु आणविक भार पृथक परमाणुओं के आणविक भार से भिन्न होते हैं; बोहर मैग्नेटोन में उनके मान बदले में भिन्न होते हैं (उदाहरण के लिए, संक्रमण डी-धातुओं में Fe, Co और Ni, क्रमशः, 2.218 m in, 1.715 m in और 0.604 m in) यह अंतर एक के कारण है पृथक परमाणुओं में गति की तुलना में क्रिस्टल में d-इलेक्ट्रॉनों (M. m. के वाहक) की गति में परिवर्तन। दुर्लभ-पृथ्वी धातुओं (लैंथेनाइड्स), साथ ही गैर-धातु फेरो- या फेरिमैग्नेटिक यौगिकों (उदाहरण के लिए, फेराइट्स) के मामले में, इलेक्ट्रॉन खोल की अधूरी डी- या एफ-परतें (एम के मुख्य परमाणु वाहक। मी।) क्रिस्टल में पड़ोसी आयन कमजोर रूप से ओवरलैप करते हैं, इसलिए, इनमें से एक ध्यान देने योग्य सामूहिकता में कोई परत नहीं होती है (जैसे डी-धातुओं में), और ऐसे निकायों के आणविक द्रव्यमान पृथक परमाणुओं की तुलना में बहुत कम बदलते हैं। चुंबकीय न्यूट्रॉन विवर्तन, रेडियो स्पेक्ट्रोस्कोपी (एनएमआर, ईपीआर, एफएमआर, आदि) और मोसबाउर प्रभाव के उपयोग के परिणामस्वरूप क्रिस्टल में परमाणुओं पर एमएम का प्रत्यक्ष प्रयोगात्मक निर्धारण संभव हो गया। पैरामैग्नेट्स के लिए, औसत परमाणु चुंबकत्व की अवधारणा को पेश करना भी संभव है, जो प्रयोगात्मक रूप से पाए गए क्यूरी स्थिरांक के माध्यम से निर्धारित होता है, जो क्यूरी कानून ए या क्यूरी-वीस कानून ए (पैरामैग्नेटिज्म देखें) के लिए अभिव्यक्ति में शामिल है।

लिट.:टैम आई। ई।, बिजली के सिद्धांत के बुनियादी सिद्धांत, 8 वां संस्करण, एम।, 1966; Landau L. D. और Lifshitz E. M., निरंतर मीडिया के इलेक्ट्रोडायनामिक्स, मॉस्को, 1959; डॉर्फ़मैन हां। जी।, चुंबकीय गुण और पदार्थ की संरचना, मॉस्को, 1955; वोन्सोव्स्की एस.वी., माइक्रोपार्टिकल्स का चुंबकत्व, एम।, 1973।

एसवी वोन्सोव्स्की।

महान सोवियत विश्वकोश। - एम .: सोवियत विश्वकोश. 1969-1978 .

देखें कि "चुंबकीय क्षण" अन्य शब्दकोशों में क्या है:

आयाम L2I SI इकाइयाँ A⋅m2 ... विकिपीडिया

चुंबक की विशेषता वाली मुख्य मात्रा। डब्ल्यू में गुण चुंबकत्व का स्रोत (एम। एम।), क्लासिक के अनुसार। ईमेल सिद्धांत। महान घटना, यावल। मैक्रो और माइक्रो (परमाणु) इलेक्ट्रिक। धाराएं। एलम। एक बंद धारा को चुंबकत्व का स्रोत माना जाता है। अनुभव और क्लासिक से। ... ... भौतिक विश्वकोश

बड़ा विश्वकोश शब्दकोश

चुंबकीय क्षण, एक स्थायी चुंबक या वर्तमान-वाहक कुंडल की ताकत का मापन। यह क्षेत्र की ताकत से विभाजित चुंबकीय क्षेत्र में चुंबक, कॉइल या इलेक्ट्रिक चार्ज पर लागू अधिकतम टर्निंग फोर्स (टॉर्क) है। आरोप लगाया ... ... वैज्ञानिक और तकनीकी विश्वकोश शब्दकोश

चुंबकीय टोक़- शारीरिक। एक मान जो पिंडों और पदार्थ के कणों (इलेक्ट्रॉनों, न्यूक्लियॉन, परमाणु, आदि) के चुंबकीय गुणों की विशेषता है; चुंबकीय क्षण जितना अधिक होगा, शरीर उतना ही मजबूत (देखें) होगा; चुंबकीय क्षण चुंबकीय (देखें) को निर्धारित करता है। चूंकि कोई भी बिजली ...... महान पॉलिटेक्निक विश्वकोश

- (चुंबकीय क्षण) किसी दिए गए चुंबक के चुंबकीय द्रव्यमान और उसके ध्रुवों के बीच की दूरी का गुणनफल। समोइलोव के.आई. समुद्री शब्दकोश। एम। एल।: यूएसएसआर के एनकेवीएमएफ का स्टेट नेवल पब्लिशिंग हाउस, 1941 ... मरीन डिक्शनरी

चुंबकीय पल- हर का मग। शरीर में sv, arb. क्स्प उत्पाद महान ध्रुवों के बीच की दूरी के लिए प्रत्येक पोल पर चार्ज करें। सामान्य एन चुंबकीय क्षण में विषय धातु विज्ञान ... तकनीकी अनुवादक की हैंडबुक

एक वेक्टर मात्रा जो किसी पदार्थ को चुंबकीय क्षेत्र के स्रोत के रूप में दर्शाती है। मैक्रोस्कोपिक चुंबकीय क्षण बंद विद्युत धाराओं और परमाणु कणों के व्यवस्थित रूप से उन्मुख चुंबकीय क्षणों द्वारा बनाया गया है। माइक्रोपार्टिकल्स में कक्षीय... विश्वकोश शब्दकोश

चुंबकीय टोक़- पदार्थ के चुंबकीय गुणों की विशेषता वाली मुख्य मात्रा है। चुंबकत्व का एक प्राथमिक स्रोत विद्युत प्रवाह है। वेक्टर, जो वर्तमान ताकत के उत्पाद और बंद वर्तमान लूप के क्षेत्र द्वारा निर्धारित किया जाता है, चुंबकीय क्षण है। द्वारा… … पैलियोमैग्नेटोलॉजी, पेट्रोमैग्नेटोलॉजी और जियोलॉजी। शब्दकोश संदर्भ।

चुंबकीय पल- इलेक्ट्रोमैग्नेटिनिस मोमेंटस स्टेटस के रूप में टी sritis स्टैंडअर्टिजासिजा इर मेट्रोलोजिजा एपिब्रेटिस वेक्टोरिनिस डाइडिस, कुरियो वेक्टोरिन, सैंडौगा सु विएनालिसियो मैग्नेटिनियो स्रोटो टैंकियू यारा लिगी सुकिमो मोमेंटुई: एम बी = टी; ia m - मैग्नेटिनियो मोमेंटो वेक्टरियस, बी ... ... पेनकियाकलबिस ऐस्किनामासिस मेट्रोलोजिजोस टर्मिन, लॉडाइनास

स्टर्न और गेरलाच द्वारा प्रयोग

$1921$ में, O. Stern ने परमाणु के चुंबकीय क्षण को मापने के लिए एक प्रयोग के विचार को सामने रखा। उन्होंने इस प्रयोग को W. Gerlach के साथ $1922$ में सह-लेखन में किया। स्टर्न और गेरलच की विधि इस तथ्य का उपयोग करती है कि परमाणुओं का एक बीम (अणु) एक अमानवीय चुंबकीय क्षेत्र में विचलन करने में सक्षम है। एक परमाणु जिसमें चुंबकीय क्षण होता है उसे छोटे लेकिन परिमित आयामों के साथ एक प्राथमिक चुंबक के रूप में दर्शाया जा सकता है। यदि ऐसे चुम्बक को एकसमान चुम्बकीय क्षेत्र में रखा जाए तो उस पर बल का अनुभव नहीं होता है। क्षेत्र ऐसे चुंबक के उत्तरी और दक्षिणी ध्रुवों पर कार्य करेगा, जो परिमाण में समान और दिशा में विपरीत हैं। परिणामस्वरूप, परमाणु का जड़त्व केंद्र या तो विरामावस्था में होगा या एक सीधी रेखा में गति करेगा। (इस मामले में, चुंबक की धुरी दोलन या पूर्वगामी हो सकती है)। अर्थात्, एकसमान चुंबकीय क्षेत्र में परमाणु पर कार्य करने और उसे त्वरण प्रदान करने वाली कोई शक्ति नहीं होती है। एक समान चुंबकीय क्षेत्र चुंबकीय क्षेत्र प्रेरण की दिशाओं और परमाणु के चुंबकीय क्षण के बीच के कोण को नहीं बदलता है।

यदि बाहरी क्षेत्र असमान है तो स्थिति अलग है। इस मामले में, चुंबक के उत्तरी और दक्षिणी ध्रुवों पर कार्य करने वाले बल समान नहीं होते हैं। चुंबक पर कार्य करने वाला परिणामी बल गैर-शून्य होता है, और यह परमाणु को, क्षेत्र के साथ या इसके विरुद्ध त्वरण प्रदान करता है। नतीजतन, एक अमानवीय क्षेत्र में चलते समय, विचाराधीन चुंबक गति की मूल दिशा से विचलित हो जाएगा। इस मामले में, विचलन का आकार क्षेत्र की असमानता की डिग्री पर निर्भर करता है। महत्वपूर्ण विचलन प्राप्त करने के लिए, क्षेत्र को पहले से ही चुंबक की लंबाई के भीतर तेजी से बदलना चाहिए (परमाणु के रैखिक आयाम $\लगभग (10)^(-8)cm$ हैं)। एक क्षेत्र बनाने वाले चुंबक के डिजाइन की मदद से प्रयोगकर्ताओं ने ऐसी विविधता हासिल की। प्रयोग में एक चुंबक ब्लेड की तरह दिखता था, दूसरा सपाट था या एक पायदान था। चुंबकीय रेखाएं "ब्लेड" पर मोटी हो गईं, जिससे इस क्षेत्र में तीव्रता फ्लैट पोल की तुलना में काफी अधिक थी। इन चुम्बकों के बीच परमाणुओं की एक पतली किरण उड़ी। व्यक्तिगत परमाणुओं को उत्पन्न क्षेत्र में विक्षेपित किया गया था। स्क्रीन पर अलग-अलग कणों के निशान देखे गए।

शास्त्रीय भौतिकी की अवधारणाओं के अनुसार, परमाणु बीम में चुंबकीय क्षणों की कुछ अक्ष $Z$ के संबंध में अलग-अलग दिशाएँ होती हैं। इसका क्या अर्थ है: इस अक्ष पर चुंबकीय क्षण ($p_(mz)$) का प्रक्षेपण अंतराल के सभी मूल्यों को $\बाएं|p_m\right|$ से -$\बाएं|p_m\right लेता है |$ (जहां $\बाएं|पी_(एमजेड)\दाएं|-$ चुंबकीय क्षण मापांक)। स्क्रीन पर, बीम विस्तारित दिखाई देनी चाहिए। हालांकि, क्वांटम भौतिकी में, यदि परिमाणीकरण को ध्यान में रखा जाता है, तो चुंबकीय क्षण के सभी अभिविन्यास संभव नहीं होते हैं, लेकिन उनमें से केवल एक सीमित संख्या होती है। इस प्रकार, स्क्रीन पर, परमाणुओं के एक बीम के निशान को एक निश्चित संख्या में अलग-अलग निशानों में विभाजित किया गया था।

किए गए प्रयोगों से पता चला है कि, उदाहरण के लिए, लिथियम परमाणुओं का एक बीम $24$ बीम में विभाजित हो जाता है। यह उचित है, क्योंकि मुख्य पद $Li - 2S$ एक पद है (s-कक्षा में स्पिन $\frac(1)(2)\ $ के साथ एक संयोजकता इलेक्ट्रॉन, $l=0).$ यह संभव है चुंबकीय क्षण के परिमाण के बारे में निष्कर्ष निकालें। इस प्रकार गेरलाच ने साबित किया कि स्पिन चुंबकीय क्षण बोहर मैग्नेटन के बराबर है। विभिन्न तत्वों के अध्ययन ने सिद्धांत के साथ पूर्ण सहमति दिखाई।

स्टर्न और रबी ने इस दृष्टिकोण का उपयोग करके नाभिक के चुंबकीय क्षणों को मापा।

इसलिए, यदि प्रक्षेपण $p_(mz)$ को परिमाणित किया जाता है, तो चुंबकीय क्षेत्र से परमाणु पर कार्य करने वाले औसत बल को इसके साथ परिमाणित किया जाता है। स्टर्न और गेरलाच के प्रयोगों ने $Z$ अक्ष पर चुंबकीय क्वांटम संख्या के प्रक्षेपण के परिमाणीकरण को सिद्ध किया। यह पता चला कि परमाणुओं के चुंबकीय क्षण $ Z $ अक्ष के समानांतर निर्देशित होते हैं, उन्हें इस अक्ष के कोण पर निर्देशित नहीं किया जा सकता है, इसलिए हमें यह स्वीकार करना पड़ा कि चुंबकीय क्षेत्र के सापेक्ष चुंबकीय क्षणों का अभिविन्यास विवेकपूर्वक बदलता है . इस घटना को स्थानिक परिमाणीकरण कहा गया है। न केवल परमाणुओं की अवस्थाओं की विसंगति, बल्कि बाहरी क्षेत्र में परमाणु के चुंबकीय क्षणों की उन्मुखता भी परमाणुओं की गति का एक मौलिक रूप से नया गुण है।

इलेक्ट्रॉन स्पिन की खोज के बाद प्रयोगों को पूरी तरह से समझाया गया, जब यह पाया गया कि परमाणु का चुंबकीय क्षण इलेक्ट्रॉन के कक्षीय क्षण के कारण नहीं, बल्कि कण के आंतरिक चुंबकीय क्षण के कारण होता है, जो इसके साथ जुड़ा हुआ है आंतरिक यांत्रिक क्षण (स्पिन)।

एक अमानवीय क्षेत्र में चुंबकीय क्षण की गति की गणना

एक परमाणु को एक अमानवीय चुंबकीय क्षेत्र में चलने दें, इसका चुंबकीय क्षण बराबर है $(\overrightarrow(p))_m$। उस पर कार्य करने वाला बल है:

सामान्य तौर पर, एक परमाणु विद्युत रूप से तटस्थ कण होता है, इसलिए चुंबकीय क्षेत्र में अन्य बल उस पर कार्य नहीं करते हैं। एक अमानवीय क्षेत्र में एक परमाणु की गति का अध्ययन करके, आप उसके चुंबकीय क्षण को माप सकते हैं। आइए मान लें कि परमाणु $X$ अक्ष के साथ चलता है, क्षेत्र विषमता $Z $ अक्ष की दिशा में बनाई गई है (चित्र 1):

चित्र 1।

\ फ़्रेक () () फ़्रेक () ()

शर्तों (2) का उपयोग करके, हम अभिव्यक्ति (1) को रूप में बदलते हैं:

चुंबकीय क्षेत्र y=0 तल के सापेक्ष सममित है। यह माना जा सकता है कि परमाणु इस विमान में चलता है, जिसका अर्थ है कि $B_x=0.$ समानता $B_y=0$ का उल्लंघन केवल चुंबक के किनारों के पास के छोटे क्षेत्रों में होता है (हम इस उल्लंघन की उपेक्षा करते हैं)। ऊपर से यह इस प्रकार है:

इस मामले में, अभिव्यक्ति (3) का रूप है:

चुंबकीय क्षेत्र में परमाणुओं की पूर्वता $p_(mz)$ को प्रभावित नहीं करती है। हम चुम्बकों के बीच के स्थान में परमाणु की गति के समीकरण को इस रूप में लिखते हैं:

जहाँ $m$ परमाणु का द्रव्यमान है। यदि कोई परमाणु चुम्बकों के बीच $a$ पथ से गुजरता है, तो यह X अक्ष से बराबर दूरी से विचलित होता है:

जहां $v$ $X$ अक्ष के साथ परमाणु की गति है। चुम्बकों के बीच के स्थान को छोड़कर, परमाणु एक सीधी रेखा के साथ $X$ अक्ष के संबंध में एक स्थिर कोण पर गति करना जारी रखता है। सूत्र (7) में मात्रा $\frac(\partial B_z)(\partial z)$, $a$, $v\ और\ m$ ज्ञात हैं, z को मापकर कोई $p_(mz)$ की गणना कर सकता है।

उदाहरण 1

व्यायाम:स्टर्न और गेरलाच के प्रयोग के समान प्रयोग करते समय, परमाणुओं के बीम $()^3(D_1)$ राज्य में होने पर कितने घटक विभाजित होंगे?

फेसला:

यदि लांडे गुणक $g\ne 0$ है, तो एक पद $N=2J+1$ उपस्तर में विभाजित हो जाता है, जहां

उन घटकों की संख्या का पता लगाने के लिए जिनमें परमाणुओं का बीम विभाजित होगा, हमें कुल आंतरिक क्वांटम संख्या $(J)$, गुणन $(S)$, कक्षीय क्वांटम संख्या निर्धारित करनी चाहिए, लैंडे गुणक की तुलना शून्य से करें, और यदि यह शून्येतर नहीं है, तो उपस्तरों की संख्या की गणना करें।

1) ऐसा करने के लिए, परमाणु की स्थिति ($3D_1$) के प्रतीकात्मक रिकॉर्ड की संरचना पर विचार करें। हमारे शब्द को इस प्रकार समझा जाता है: प्रतीक $D$ कक्षीय क्वांटम संख्या $l=2$, $J=1$ से मेल खाता है, $(S)$ की बहुलता $2S+1=3\to S के बराबर है = 1$।

हम फॉर्मूला (1.1) लागू करके $g,$ की गणना करते हैं:

परमाणुओं के बीम को विभाजित करने वाले घटकों की संख्या के बराबर है:

जवाब:$N=3.$

उदाहरण 2

व्यायाम:हाइड्रोजन परमाणुओं का एक पुंज, जो $1s$ अवस्था में था, का उपयोग स्टर्न और गेरलाच के प्रयोग में एक इलेक्ट्रॉन के चक्कर का पता लगाने के लिए क्यों किया गया था?

फेसला:

$s-$ अवस्था में, इलेक्ट्रॉन $(L)$ का कोणीय संवेग शून्य के बराबर होता है, क्योंकि $l=0$:

एक परमाणु का चुंबकीय क्षण, जो कक्षा में एक इलेक्ट्रॉन की गति से जुड़ा होता है, यांत्रिक क्षण के समानुपाती होता है:

\[(\overrightarrow(p))_m=-\frac(q_e)(2m)\overrightarrow(L)(2.2)\]

इसलिए यह शून्य के बराबर है। इसका मतलब है कि चुंबकीय क्षेत्र को जमीनी अवस्था में हाइड्रोजन परमाणुओं की गति को प्रभावित नहीं करना चाहिए, अर्थात कणों के प्रवाह को विभाजित करना चाहिए। लेकिन वर्णक्रमीय उपकरणों का उपयोग करते समय, यह दिखाया गया था कि हाइड्रोजन स्पेक्ट्रम की रेखाएं चुंबकीय क्षेत्र न होने पर भी एक महीन संरचना (दोहरी) की उपस्थिति दर्शाती हैं। एक सूक्ष्म संरचना की उपस्थिति की व्याख्या करने के लिए, अंतरिक्ष (स्पिन) में एक इलेक्ट्रॉन के आंतरिक यांत्रिक कोणीय गति के विचार को सामने रखा गया था।

करंट के साथ एक कॉइल का चुंबकीय क्षण एक भौतिक मात्रा है, किसी भी अन्य चुंबकीय क्षण की तरह, किसी दिए गए सिस्टम के चुंबकीय गुणों की विशेषता है। हमारे मामले में, सिस्टम को करंट के साथ एक गोलाकार लूप द्वारा दर्शाया जाता है। यह करंट एक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है जो बाहरी चुंबकीय क्षेत्र से संपर्क करता है। यह या तो पृथ्वी का क्षेत्र हो सकता है, या स्थिर या विद्युत चुंबक का क्षेत्र हो सकता है।

तस्वीर— करंट के साथ 1 गोलाकार मोड़

करंट वाली एक वृत्ताकार कुंडल को एक छोटे चुंबक के रूप में दर्शाया जा सकता है। इसके अलावा, यह चुंबक कुंडल के तल के लंबवत निर्देशित होगा। ऐसे चुंबक के ध्रुवों का स्थान गिलेट नियम का उपयोग करके निर्धारित किया जाता है। जिसके अनुसार उत्तर धन कुंडली के तल के पीछे होगा यदि उसमें धारा दक्षिणावर्त चलती है।

तस्वीर— 2 कुंडल की धुरी पर काल्पनिक दंड चुंबक

यह चुम्बक, जो कि किसी अन्य चुम्बक की तरह करंट के साथ हमारी वृत्ताकार कुण्डली है, बाहरी चुंबकीय क्षेत्र से प्रभावित होगी। यदि यह क्षेत्र एकसमान है, तो एक बलाघूर्ण उत्पन्न होगा जो कुण्डली को घुमाएगा। क्षेत्र कुण्डली को इस प्रकार घुमाएगा कि उसका अक्ष क्षेत्र के अनुदिश स्थित हो। इस मामले में, कुंडल के बल की रेखाएं, एक छोटे चुंबक की तरह, बाहरी क्षेत्र के साथ दिशा में मेल खाना चाहिए।

यदि बाहरी क्षेत्र एकसमान नहीं है, तो टॉर्क में ट्रांसलेशनल मोशन जुड़ जाएगा। यह आंदोलन इस तथ्य के कारण उत्पन्न होगा कि उच्च प्रेरण वाले क्षेत्र के क्षेत्र हमारे चुंबक को कम प्रेरण वाले क्षेत्रों की तुलना में कुंडल के रूप में अधिक आकर्षित करेंगे। और कुंडल अधिक प्रेरण के साथ क्षेत्र की ओर बढ़ना शुरू कर देगा।

धारा के साथ एक वृत्ताकार कुंडल के चुंबकीय क्षण का परिमाण सूत्र द्वारा निर्धारित किया जा सकता है।

सूत्र - 1 कुण्डली का चुम्बकीय आघूर्ण

जहाँ, I कुंडली से प्रवाहित होती है

धारा के साथ कुंडली का S क्षेत्र

n उस तल के अभिलम्ब जिसमें कुण्डली स्थित है

इस प्रकार, यह सूत्र से देखा जा सकता है कि कुंडल का चुंबकीय क्षण एक सदिश राशि है। अर्थात् बल के परिमाण के अतिरिक्त अर्थात् उसके मॉड्यूल की एक दिशा भी होती है। चुंबकीय क्षण को यह गुण इस तथ्य के कारण प्राप्त हुआ कि इसमें कुंडल के तल के सामान्य वेक्टर शामिल हैं।

सामग्री को मजबूत करने के लिए, आप एक साधारण प्रयोग कर सकते हैं। ऐसा करने के लिए, हमें एक बैटरी से जुड़े तांबे के तार से बने एक गोलाकार कुंडल की आवश्यकता होती है। इस मामले में, लीड तार काफी पतले होने चाहिए और अधिमानतः एक साथ मुड़े होने चाहिए। यह अनुभव पर उनके प्रभाव को कम करेगा।

तस्वीर—

अब चलो स्थायी चुम्बकों द्वारा बनाए गए एक समान चुंबकीय क्षेत्र में लीड तारों को चालू करते हैं। कुंडल अभी भी डी-एनर्जीकृत है, और इसका तल बल की क्षेत्र रेखाओं के समानांतर है। इस मामले में, एक काल्पनिक चुंबक की धुरी और ध्रुव बाहरी क्षेत्र की रेखाओं के लंबवत होंगे।

तस्वीर—

जब कुंडली पर करंट लगाया जाता है, तो इसका तल स्थायी चुंबक के बल की रेखाओं के लंबवत हो जाएगा, और अक्ष उनके समानांतर हो जाएगा। इसके अलावा, कुंडल के घूमने की दिशा गिलेट नियम द्वारा निर्धारित की जाएगी। और कड़ाई से बोलते हुए, जिस दिशा में वर्तमान कुंडली के माध्यम से बहती है।

जब बाहरी क्षेत्र में रखा जाता है, तो पदार्थ इस क्षेत्र में प्रतिक्रिया कर सकता है और स्वयं चुंबकीय क्षेत्र (चुंबकीय हो) का स्रोत बन जाता है। ऐसे पदार्थ कहलाते हैं चुम्बक(विद्युत क्षेत्र में डाइलेक्ट्रिक्स के व्यवहार की तुलना करें)। उनके चुंबकीय गुणों के अनुसार, चुम्बकों को तीन मुख्य समूहों में विभाजित किया जाता है: प्रतिचुंबक, अनुचुम्बक और लौह चुम्बक।

विभिन्न पदार्थों को अलग-अलग तरीकों से चुम्बकित किया जाता है। पदार्थ के चुंबकीय गुण इलेक्ट्रॉनों और परमाणुओं के चुंबकीय गुणों से निर्धारित होते हैं। अधिकांश पदार्थ कमजोर रूप से चुम्बकित होते हैं - ये प्रतिचुम्बक और अनुचुम्बक हैं। सामान्य परिस्थितियों में (मध्यम तापमान पर) कुछ पदार्थ बहुत दृढ़ता से चुम्बकित करने में सक्षम होते हैं - ये फेरोमैग्नेट हैं।

कई परमाणुओं का शुद्ध चुंबकीय क्षण शून्य के बराबर होता है। ऐसे परमाणुओं से बने पदार्थ हैं डायमैजिक्सइनमें शामिल हैं, उदाहरण के लिए, नाइट्रोजन, पानी, तांबा, चांदी, सामान्य नमक NaCl, सिलिकॉन डाइऑक्साइड Si0 2। वे पदार्थ, जिनमें परमाणु का परिणामी चुंबकीय आघूर्ण शून्य से भिन्न होता है, संबंधित हैं अनुचुम्बकपैरामैग्नेट के उदाहरण हैं: ऑक्सीजन, एल्युमिनियम, प्लेटिनम।

निम्नलिखित में, चुंबकीय गुणों की बात करते समय, हम मुख्य रूप से प्रतिचुंबक और पैरामैग्नेट को ध्यान में रखेंगे, और फेरोमैग्नेट्स के एक छोटे समूह के गुणों की कभी-कभी विशेष रूप से चर्चा की जाएगी।

आइए पहले चुंबकीय क्षेत्र में पदार्थ इलेक्ट्रॉनों के व्यवहार पर विचार करें। आइए सरलता के लिए मान लें कि इलेक्ट्रॉन परमाणु में नाभिक के चारों ओर गति के साथ घूमता है वीत्रिज्या r की एक कक्षा के साथ। ऐसी गति, जो एक कक्षीय कोणीय गति की विशेषता है, अनिवार्य रूप से एक वृत्ताकार धारा है, जो क्रमशः एक कक्षीय चुंबकीय क्षण द्वारा विशेषता है।

वॉल्यूम आर ओर्ब। परिधि के चारों ओर क्रांति की अवधि के आधार पर टी= - हमारे पास वह है

कक्षा का एक मनमाना बिंदु इलेक्ट्रॉन प्रति इकाई समय को पार करता है -

एक बार। इसलिए, प्रति इकाई समय बिंदु से गुजरने वाले आवेश के बराबर वृत्तीय धारा, व्यंजक द्वारा दी जाती है

क्रमश, एक इलेक्ट्रॉन का कक्षीय चुंबकीय क्षणसूत्र के अनुसार (22.3) बराबर है

कक्षीय कोणीय संवेग के अलावा, इलेक्ट्रॉन का अपना कोणीय संवेग भी होता है, जिसे कहा जाता है वापस. स्पिन को क्वांटम भौतिकी के नियमों द्वारा वर्णित किया गया है और यह एक इलेक्ट्रॉन की एक अंतर्निहित संपत्ति है - जैसे द्रव्यमान और चार्ज (क्वांटम भौतिकी अनुभाग में अधिक विवरण देखें)। आंतरिक कोणीय गति इलेक्ट्रॉन के आंतरिक (स्पिन) चुंबकीय क्षण से मेल खाती है आर सपा।

परमाणुओं के नाभिक में भी एक चुंबकीय क्षण होता है, लेकिन ये क्षण इलेक्ट्रॉनों के क्षण से हजारों गुना छोटे होते हैं, और आमतौर पर उनकी उपेक्षा की जा सकती है। नतीजतन, चुंबक का कुल चुंबकीय क्षण आर टीचुंबक के इलेक्ट्रॉनों के कक्षीय और स्पिन चुंबकीय क्षणों के सदिश योग के बराबर है:

एक बाहरी चुंबकीय क्षेत्र किसी पदार्थ के कणों के उन्मुखीकरण पर कार्य करता है जिसमें चुंबकीय क्षण (और माइक्रोक्यूरेंट) होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप पदार्थ चुंबकित होता है। इस प्रक्रिया की विशेषता है चुंबकीयकरण वेक्टर जे, चुंबक के कणों के कुल चुंबकीय क्षण और चुंबक के आयतन के अनुपात के बराबर ए वी:

चुंबकत्व ए/एम में मापा जाता है।

यदि एक चुंबक को बाहरी चुंबकीय क्षेत्र В 0 में रखा जाता है, तो परिणामस्वरूप

चुंबकीयकरण, सूक्ष्म धाराओं का एक आंतरिक क्षेत्र B उत्पन्न होगा, जिससे परिणामी क्षेत्र बराबर होगा

एक आधार क्षेत्र के साथ एक सिलेंडर के रूप में एक चुंबक पर विचार करें एसऔर ऊंचाई /, प्रेरण के साथ एक समान बाहरी चुंबकीय क्षेत्र में रखा गया 0 पर।ऐसा क्षेत्र बनाया जा सकता है, उदाहरण के लिए, एक सोलनॉइड का उपयोग करके। बाहरी क्षेत्र में सूक्ष्म धाराओं का उन्मुखीकरण आदेशित हो जाता है। इस मामले में, हीरे के सूक्ष्म धाराओं का क्षेत्र बाहरी क्षेत्र के विपरीत निर्देशित होता है, और पैरामैग्नेट के सूक्ष्म धाराओं का क्षेत्र बाहरी क्षेत्र के साथ दिशा में मेल खाता है।

बेलन के किसी भी भाग में, सूक्ष्म धाराओं के क्रम से निम्नलिखित प्रभाव होता है (चित्र 23.1)। चुंबक के अंदर आदेशित माइक्रोक्यूरेंट्स की भरपाई पड़ोसी माइक्रोक्यूरेंट्स द्वारा की जाती है, और असंबद्ध सतह माइक्रोक्यूरेंट्स पार्श्व सतह के साथ प्रवाहित होते हैं।

इन असम्पीडित सूक्ष्म धाराओं की दिशा परिनालिका में बहने वाली धारा के समानांतर (या विरोधी समानांतर) होती है जिससे एक बाहरी शून्य पैदा होता है। सामान्य तौर पर, वे चावल। 23.1कुल आंतरिक धारा दें यह सतही धाराएक आंतरिक सूक्ष्म धारा बनाता है बी वीइसके अलावा, वर्तमान और क्षेत्र के बीच संबंध को सोलनॉइड के शून्य के लिए सूत्र (22.21) द्वारा वर्णित किया जा सकता है:

यहां, चुंबकीय पारगम्यता को एकता के बराबर लिया जाता है, क्योंकि सतह की धारा को शुरू करके माध्यम की भूमिका को ध्यान में रखा जाता है; सोलेनोइड के घुमावदार घुमावों का घनत्व सोलनॉइड की पूरी लंबाई के लिए एक से मेल खाता है /: एन =एक //। इस मामले में, सतह की धारा का चुंबकीय क्षण पूरे चुंबक के चुंबकीयकरण द्वारा निर्धारित किया जाता है:

पिछले दो सूत्रों से, चुंबकत्व (23.4) की परिभाषा को ध्यान में रखते हुए, यह निम्नानुसार है

या वेक्टर रूप में

तब सूत्र (23.5) से हमें प्राप्त होता है

बाहरी क्षेत्र की ताकत पर चुंबकत्व की निर्भरता का अध्ययन करने का अनुभव बताता है कि क्षेत्र को आमतौर पर कमजोर माना जा सकता है, और टेलर श्रृंखला में विस्तार में, यह खुद को एक रैखिक शब्द तक सीमित रखने के लिए पर्याप्त है:

जहां आनुपातिकता का आयामहीन गुणांक x - चुंबकीय संवेदनशीलतापदार्थ। इसे ध्यान में रखते हुए, हमारे पास है

प्रसिद्ध सूत्र (22.1) के साथ चुंबकीय प्रेरण के अंतिम सूत्र की तुलना करते हुए, हम चुंबकीय पारगम्यता और चुंबकीय संवेदनशीलता के बीच संबंध प्राप्त करते हैं:

हम ध्यान दें कि प्रतिचुंबक और अनुचुम्बक के लिए चुंबकीय संवेदनशीलता के मान छोटे होते हैं और आमतौर पर मॉड्यूलो 10 "-10 4 (डायमैग्नेट के लिए) और 10 -8 - 10 3 (पैरामैग्नेट के लिए) होते हैं। इस मामले में, हीरे के लिए एक्सएक्स> 0 और पी> 1।