მაგნიტური ბრუნი- ფიზიკური. მაგნიტურის დამახასიათებელი რაოდენობა. დამუხტვის სისტემის თვისებები. ნაწილაკები (ან ცალკეული ნაწილაკები) და განმსაზღვრელი, სხვა მრავალპოლუსიან მომენტებთან ერთად (ელექტრული დიპოლური მომენტი, ოთხპოლუსიანი მომენტი და სხვ., იხ. მულტიპოლი) სისტემის ურთიერთქმედება გარესთან. ელ-მაგნი. ველები და სხვა მსგავსი სისტემები.

კლასიკურის იდეების მიხედვით ელექტროდინამიკა, მაგნიტი. ველი იქმნება მოძრავი ელექტრო. ბრალდებები. მიუხედავად იმისა, რომ თანამედროვე თეორია არ უარყოფს (და პროგნოზირებს) მაგნიტური ნაწილაკების არსებობას. გადასახადი ( მაგნიტური მონოპოლები), ასეთი ნაწილაკები ჯერ არ არის ექსპერიმენტულად დაფიქსირებული და არ არსებობს ჩვეულებრივ მატერიაში. მაშასადამე, მაგნიტის ელემენტარული მახასიათებელი. თვისებები აღმოჩნდება ზუსტად M. m. სისტემა, რომელსაც აქვს M. m. (ღერძული ვექტორი) ქმნის მაგნიტურ ველს სისტემიდან დიდ მანძილზე. ველი

(- დაკვირვების წერტილის რადიუსის ვექტორი). მსგავსი ხედი აქვს ელექტრო. დიპოლური ველი, რომელიც შედგება ორი მჭიდროდ დაშორებული ელექტრულისაგან. საპირისპირო ნიშნის მუხტები. თუმცა, ელექტროსგან განსხვავებით დიპოლური მომენტი. M.m იქმნება არა წერტილის "მაგნიტური მუხტების" სისტემით, არამედ ელექტრულით. დენები, რომლებიც მიედინება სისტემაში. თუ დახურული ელექტრო სიმკვრივის დენი მიედინება შეზღუდული მოცულობით ვ, მაშინ მის მიერ შექმნილი მ.მ განისაზღვრება ფ-ლოი

დახურული წრიული დენის უმარტივეს შემთხვევაში მე, მიედინება s ფართობის ბრტყელი ხვეულის გასწვრივ და M.m-ის ვექტორი მიმართულია კოჭის მარჯვენა ნორმალურის გასწვრივ.

თუ დენი იქმნება წერტილის ელექტრული მოძრაობით. მუხტები მასებით, რომლებსაც აქვთ სიჩქარე , შემდეგ მიღებულ M.m.-ს, როგორც f-ly (1), აქვს ფორმა

სადაც იგულისხმება მიკროსკოპული საშუალო. ღირებულებები დროთა განმავლობაში. ვინაიდან მარჯვენა მხარეს ვექტორული ნამრავლი პროპორციულია ნაწილაკების იმპულსის იმპულსის ვექტორთან (ვარაუდობენ, რომ სიჩქარეები ), შემდეგ დეპ. ნაწილაკები M.m-ში და მოძრაობის რაოდენობის მომენტში პროპორციულია:

პროპორციულობის ფაქტორი ე/2წდაურეკა გირომაგნიტური თანაფარდობა; ეს მნიშვნელობა ახასიათებს უნივერსალურ კავშირს მაგნიტს შორის. და მექანიკური დამუხტვის თვისებები. ნაწილაკები კლასიკურში ელექტროდინამიკა. თუმცა, ელემენტარული მუხტის მატარებლების მოძრაობა მატერიაში (ელექტრონები) ემორჩილება კვანტური მექანიკის კანონებს, რაც ასწორებს კლასიკურს. სურათი. გარდა ორბიტალური მექანიკური მოძრაობის მომენტი ლელექტრონს აქვს შიდა მექანიკა მომენტი - უკან. ელექტრონის მთლიანი მაგნიტური ველი უდრის ორბიტალური მაგნიტური ველის (2) და სპინის მაგნიტური ველის ჯამს.

როგორც ამ ფორმულიდან ჩანს (რელატივისტურიდან გამომდინარე დირაკის განტოლებებიელექტრონისთვის), გირომაგნიტი. სპინის თანაფარდობა აღმოჩნდება ზუსტად ორჯერ მეტი ორბიტალური იმპულსისთვის. მაგნიტის კვანტური კონცეფციის თავისებურება. და მექანიკური მომენტები ასევე არის ის ფაქტი, რომ ვექტორებს არ შეუძლიათ სივრცეში განსაზღვრული მიმართულება, ამ ვექტორების პროექციის ოპერატორების არაკომუტატიურობის გამო კოორდინატულ ღერძებზე.

Spin M. m. დამუხტვა. ნაწილაკები განსაზღვრული f-loy (3), ე.წ. ნორმალურია, ელექტრონისთვის ეს არის მაგნეტონიბორა. თუმცა გამოცდილება აჩვენებს, რომ ელექტრონის M.m განსხვავდება (3)-დან სიდიდის რიგით (არის წვრილი სტრუქტურის მუდმივი). მსგავსი დანამატი ე.წ არანორმალური მაგნიტური მომენტი, წარმოიქმნება ელექტრონის ფოტონებთან ურთიერთქმედების გამო, იგი აღწერილია კვანტური ელექტროდინამიკის ფარგლებში. სხვა ელემენტარულ ნაწილაკებსაც აქვთ ანომალიური მაგნიტური თვისებები; ისინი განსაკუთრებით დიდია ჰადრონებისთვის, ჭვავისთვის, თანამედროვეს მიხედვით. წარმოდგენები, აქვს vnutr. სტრუქტურა. ამრიგად, პროტონის ანომალიური M.m 2,79-ჯერ მეტია „ნორმალური“ - ბირთვული მაგნეტონი, ( მ- პროტონის მასა), ხოლო ნეიტრონის M.m უდრის -1,91-ს, ანუ ის მნიშვნელოვნად განსხვავდება ნულისაგან, თუმცა ნეიტრონს არ აქვს ელექტრული სიმძლავრე. დააკისროს. ასეთი დიდი ანომალიური მ.მ ჰადრონები შინაგანი გამო. მათი შემადგენელი მუხტების მოძრაობა. კვარკები.

ლიტ.: Landau L. D., Lifshits E. M., Field Theory, 7th ed., M., 1988; ჰუანგ კ., კვარკები, ლეპტონები და საზომი ველები, თარგმანი. ინგლისურიდან, მ., 1985 წ. დ.ვ.გილცოვი.

მაგნიტური მომენტი

ნივთიერების მაგნიტური თვისებების დამახასიათებელი ძირითადი რაოდენობა. მაგნიტიზმის წყარო, ელექტრომაგნიტური ფენომენების კლასიკური თეორიის მიხედვით, არის ელექტრული მაკრო და მიკროდინები. მაგნიტიზმის ელემენტარულ წყაროდ ითვლება დახურული დენი. გამოცდილებიდან და ელექტრომაგნიტური ველის კლასიკური თეორიიდან გამომდინარეობს, რომ დახურული დენის მაგნიტური მოქმედებები (წრე დენით) განისაზღვრება, თუ პროდუქტი ცნობილია ( მ) მიმდინარე სიძლიერე მეკონტურის არეს σ ( მ = მეσ /გერთეულების CGS სისტემაში (იხ. ერთეულების CGS სისტემა), თან - სინათლის სიჩქარე). ვექტორი მდა არის, განმარტებით, M. m. ის ასევე შეიძლება დაიწეროს სხვა ფორმით: მ = მ ლ, სად მ-წრედის ეკვივალენტური მაგნიტური მუხტი და ლ- მანძილი საპირისპირო ნიშნების "მუხტებს" შორის (+ და - ).

M.m-ს აქვს ელემენტარული ნაწილაკები, ატომის ბირთვები, ატომებისა და მოლეკულების ელექტრონული გარსები. ელემენტარული ნაწილაკების (ელექტრონები, პროტონები, ნეიტრონები და სხვა) მექანიკური მასა, როგორც კვანტური მექანიკა გვიჩვენებს, განპირობებულია საკუთარი მექანიკური მომენტის არსებობით - სპინი ა. ბირთვული მასები შედგება პროტონებისა და ნეიტრონების შინაგანი (სპინი) მასებისგან, რომლებიც ქმნიან ამ ბირთვებს, ისევე როგორც მასები, რომლებიც დაკავშირებულია მათ ორბიტალურ მოძრაობასთან ბირთვში. ატომებისა და მოლეკულების ელექტრონული გარსების მოლეკულური მასები შედგება ელექტრონების სპინისა და ორბიტალური მოლეკულური მასებისგან. ელექტრონის m cn სპინის მაგნიტურ მომენტს შეიძლება ჰქონდეს ორი თანაბარი და საპირისპიროდ მიმართული პროექცია გარე მაგნიტური ველის მიმართულებით. ნ.პროექციის აბსოლუტური მნიშვნელობა

სადაც μ in \u003d (9.274096 ± 0.000065) 10 -21 ერგ/გს -ბორის მაგნეტონი, h - პლანკის მუდმივი , ედა მ e - ელექტრონის მუხტი და მასა, თან- სინათლის სიჩქარე; S H-სპინის მექანიკური მომენტის პროექცია ველის მიმართულებით ჰ. სპინის აბსოლუტური მნიშვნელობა M.m.

სადაც ს= 1/2 - კვანტური რიცხვი (იხ. კვანტური რიცხვები). ბრუნვის შეფარდება M.m მექანიკურ მომენტთან (უკან)

დატრიალებიდან

ატომური სპექტრების კვლევებმა აჩვენა, რომ m H cn ფაქტობრივად არ არის m in, არამედ m in (1 + 0,0116). ეს განპირობებულია ელექტრომაგნიტური ველის ეგრეთ წოდებული ნულოვანი რხევების ელექტრონზე მოქმედებით (იხ. კვანტური ელექტროდინამიკა, რადიაციული შესწორებები).

ელექტრონის m ორბიტის ორბიტალური M.m დაკავშირებულია ორბიტალური მომენტის მექანიკურ ორბთან მიმართებით გ opb = |m ორბი | / | ორბი | = | ე|/2მე გ, ანუ მაგნიტომექანიკური თანაფარდობა გ opb ორჯერ ნაკლებია ვიდრე გკნ. კვანტური მექანიკა იძლევა მხოლოდ შესაძლო პროგნოზების დისკრეტულ სერიას m orb გარე ველის მიმართულებით (ე.წ. სივრცითი კვანტიზაცია): m Н orb = m l m in , სად მ ლ - მაგნიტური კვანტური რიცხვის აღება 2 ლ+ 1 მნიშვნელობები (0, ±1, ±2,..., ± ლ, სად ლ- ორბიტალური კვანტური რიცხვი). მრავალელექტრონულ ატომებში ორბიტალური და სპინის მაგნეტიზმები განისაზღვრება კვანტური რიცხვებით ლდა სმთლიანი ორბიტალური და სპინის მომენტები. ამ მომენტების დამატება ხორციელდება სივრცითი კვანტიზაციის წესების მიხედვით. ელექტრონის სპინისა და მისი ორბიტალური მოძრაობის მაგნიტომექანიკური მიმართებების უთანასწორობის გამო ( გ cn ¹ გოპ.ბ) ატომური ჭურვის წარმოქმნილი მ.მ. არ იქნება მისი წარმოქმნილი მექანიკური მომენტის პარალელური ან ანტიპარალელური. ჯ. აქედან გამომდინარე, ხშირად განიხილება მთლიანი M.m-ის კომპონენტი ვექტორის მიმართულებით ჯტოლია

სადაც გ J არის ელექტრონული გარსის მაგნიტომექანიკური თანაფარდობა, ჯარის მთლიანი კუთხური კვანტური რიცხვი.

პროტონის მ, რომლის სპინი არის

სადაც Mpარის პროტონის მასა, რომელიც 1836,5-ჯერ მეტია მე , მ შხამი - ბირთვული მაგნეტონი ტოლია 1/1836,5მ გ. ნეიტრონს, მეორეს მხრივ, არ უნდა ჰქონდეს MM, რადგან ის მუხტს მოკლებულია. თუმცა, გამოცდილებამ აჩვენა, რომ პროტონის MM m p = 2,7927m არის შხამი, ხოლო ნეიტრონის m n = -1,91315m არის შხამი. ეს გამოწვეულია მეზონის ველების არსებობით ნუკლეონებთან ახლოს, რომლებიც განსაზღვრავენ მათ სპეციფიკურ ბირთვულ ურთიერთქმედებებს (იხ. ბირთვული ძალები, მეზონები) და გავლენას ახდენს მათ ელექტრომაგნიტურ თვისებებზე. რთული ატომის ბირთვების მთლიანი M.m არ არის m შხამის ან m p და m n-ის ჯერადი. ამრიგად, M.m კალიუმის ბირთვები

მაკროსკოპული სხეულების მაგნიტური მდგომარეობის დასახასიათებლად გამოითვლება სხეულის შემქმნელი ყველა მიკრონაწილაკების მიღებული მაგნიტური ძალის საშუალო მნიშვნელობა. სხეულის ერთეული მოცულობის მიმართ მაგნიტურ ველს მაგნიტიზაცია ეწოდება. მაკროსხეულებისთვის, განსაკუთრებით ატომური მაგნიტური წესრიგის მქონე სხეულების შემთხვევაში (ფერო-, ფერი- და ანტიფერომაგნიტები), საშუალო ატომური M.m.-ის ცნება შემოღებულია, როგორც M.m.-ის საშუალო მნიშვნელობა ერთ ატომზე (იონზე). - მ.მ-ის მატარებელი სხეულში. მაგნიტური რიგის მქონე ნივთიერებებში ეს საშუალო ატომური მოლეკულური მასები მიიღება, როგორც ფერომაგნიტური სხეულების სპონტანური მაგნიტიზაციის კოეფიციენტი, რომელიც იყოფა ფერომაგნიტურ და ანტიფერომაგნიტებში (აბსოლუტურ ნულოვან ტემპერატურაზე) ატომების რაოდენობაზე, რომლებიც ატარებენ მოლეკულურ მასებს. ერთეულ მოცულობაზე. ჩვეულებრივ, ეს საშუალო ატომური მოლეკულური წონა განსხვავდება იზოლირებული ატომების მოლეკულური მასებისგან; მათი მნიშვნელობები Bohr-ის მაგნიტონებში m-ში აღმოჩნდება წილადი (მაგალითად, გარდამავალ d- ლითონებში Fe, Co და Ni, შესაბამისად, 2.218 m in, 1.715 m in და 0.604 m in) ეს განსხვავება განპირობებულია d-ელექტრონების (მ.მ.-ის მატარებლების) მოძრაობის ცვლილება კრისტალში მოძრაობასთან შედარებით იზოლირებულ ატომებში. იშვიათი მიწიერი ლითონების (ლანთანიდების), აგრეთვე არალითონური ფერო- ან ფერმაგნიტური ნაერთების შემთხვევაში (მაგალითად, ფერიტები), ელექტრონული გარსის დაუმთავრებელი d- ან f ფენები (მ-ის მთავარი ატომური მატარებლები. მ.) კრისტალში მეზობელი იონების სუსტად გადახურვა, შესაბამისად, მათი შესამჩნევი კოლექტივიზაცია არ არის ფენები (როგორც d-ლითონებში), და ასეთი სხეულების მოლეკულური მასები ნაკლებად იცვლება იზოლირებულ ატომებთან შედარებით. ბროლში ატომებზე MM-ის პირდაპირი ექსპერიმენტული განსაზღვრა შესაძლებელი გახდა მაგნიტური ნეიტრონული დიფრაქციის, რადიო სპექტროსკოპიის (NMR, EPR, FMR და სხვ.) და მოსბაუერის ეფექტის გამოყენების შედეგად. პარამაგნიტებისთვის ასევე შესაძლებელია შემოვიტანოთ საშუალო ატომური მაგნიტიზმის ცნება, რომელიც განისაზღვრება ექსპერიმენტულად ნაპოვნი კიურის მუდმივიდან, რომელიც შედის კურიის კანონის a ან კური-ვაისის კანონის a გამოხატულებაში (იხ. პარამაგნეტიზმი).

ნათ.: Tamm I. E., ელექტროენერგიის თეორიის საფუძვლები, 8th ed., M., 1966; Landau L. D. და Lifshitz E. M., უწყვეტი მედიის ელექტროდინამიკა, მოსკოვი, 1959; Dorfman Ya. G., მატერიის მაგნიტური თვისებები და სტრუქტურა, მოსკოვი, 1955; ფონსოვსკი S.V., მიკრონაწილაკების მაგნეტიზმი, მ., 1973 წ.

S.V. Vonsovsky.

დიდი საბჭოთა ენციკლოპედია. - მ.: საბჭოთა ენციკლოპედია. 1969-1978 .

ნახეთ, რა არის "მაგნიტური მომენტი" სხვა ლექსიკონებში:

განზომილება L2I SI ერთეული A⋅m2 ... ვიკიპედია

მაგნიის დამახასიათებელი ძირითადი რაოდენობა. თვისებები wa. მაგნეტიზმის წყარო (მ. მ.), კლასიკის მიხედვით. ელექტრონული ფოსტის თეორია. მაგნი. ფენომენები, ივლ. მაკრო და მიკრო (ატომური) ელექტრო. დინებები. ელემ. დახურული დენი ითვლება მაგნეტიზმის წყაროდ. გამოცდილებიდან და კლასიკურიდან....... ფიზიკური ენციკლოპედია

დიდი ენციკლოპედიური ლექსიკონი

მაგნიტური მომენტი, მუდმივი მაგნიტის ან დენის მატარებელი ხვეულის სიძლიერის გაზომვა. ეს არის მაქსიმალური ბრუნვის ძალა (ბრუნი), რომელიც გამოიყენება მაგნიტზე, ხვეულზე ან ელექტრულ მუხტზე მაგნიტურ ველში გაყოფილი ველის სიძლიერეზე. დამუხტულია...... სამეცნიერო და ტექნიკური ენციკლოპედიური ლექსიკონი

მაგნიტური ბრუნი- ფიზიკური. მნიშვნელობა, რომელიც ახასიათებს სხეულებისა და მატერიის ნაწილაკების მაგნიტურ თვისებებს (ელექტრონები, ნუკლეონები, ატომები და სხვ.); რაც უფრო დიდია მაგნიტური მომენტი, მით უფრო ძლიერია (იხ.) სხეული; მაგნიტური მომენტი განსაზღვრავს მაგნიტურს (იხ.). ვინაიდან ნებისმიერი ელექტრო ... ... დიდი პოლიტექნიკური ენციკლოპედია

- (მაგნიტური მომენტი) მოცემული მაგნიტის მაგნიტური მასისა და მის პოლუსებს შორის მანძილის ნამრავლი. სამოილოვის K.I. საზღვაო ლექსიკონი. M. L .: სსრკ NKVMF სახელმწიფო საზღვაო გამომცემლობა, 1941 ... საზღვაო ლექსიკონი

მაგნიტური მომენტი- ჰარ კა მაგნი. სვ სხეულში, არბ. ექსპ. პროდუქტი მაგნი. დატენეთ თითოეულ ბოძზე ბოძებს შორის მანძილზე. მეტალურგიის თემები ზოგადად EN მაგნიტური მომენტი… ტექნიკური მთარგმნელის სახელმძღვანელო

ვექტორული სიდიდე, რომელიც ახასიათებს ნივთიერებას, როგორც მაგნიტური ველის წყაროს. მაკროსკოპული მაგნიტური მომენტი იქმნება დახურული ელექტრული დენებითა და ატომური ნაწილაკების მოწესრიგებული მაგნიტური მომენტებით. მიკრონაწილაკებს აქვთ ორბიტალური ... ენციკლოპედიური ლექსიკონი

მაგნიტური ბრუნი- ეს არის ნივთიერების მაგნიტური თვისებების დამახასიათებელი ძირითადი რაოდენობა. მაგნიტიზმის ელემენტარული წყაროა ელექტრული დენი. ვექტორი, რომელიც განისაზღვრება დენის სიძლიერის პროდუქტით და დახურული დენის მიკროსქემის ფართობით, არის მაგნიტური მომენტი. მიერ…… პალეომაგნეტოლოგია, პეტრომაგნეტოლოგია და გეოლოგია. ლექსიკონის მითითება.

მაგნიტური მომენტი- elektromagnetini momentas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Vektorinis dydis, kurio vektorinė sandauga su vienalyčio magnetinio srauto tankiu yra lygi sukimo momentui: m B = T; čia m - magnetinio momento vectorius, B ... ... Penkiakalbis aiskinamasis metrologijos terminų žodynas

სტერნის და გერლახის ექსპერიმენტები

1921$-ში ო.შტერნმა წამოაყენა იდეა ატომის მაგნიტური მომენტის გაზომვის ექსპერიმენტის შესახებ. მან ეს ექსპერიმენტი W. Gerlach-თან თანამშრომლობით 1922$-ში ჩაატარა.შტერნისა და გერლახის მეთოდი იყენებს იმ ფაქტს, რომ ატომების (მოლეკულების) სხივს შეუძლია გადახრა არაჰომოგენურ მაგნიტურ ველში. ატომი, რომელსაც აქვს მაგნიტური მომენტი, შეიძლება წარმოდგენილი იყოს როგორც ელემენტარული მაგნიტი მცირე, მაგრამ სასრული ზომებით. თუ ასეთი მაგნიტი მოთავსებულია ერთგვაროვან მაგნიტურ ველში, მაშინ ის არ განიცდის ძალას. ველი იმოქმედებს ასეთი მაგნიტის ჩრდილოეთ და სამხრეთ პოლუსებზე ძალებით, რომლებიც ტოლია სიდიდით და საპირისპირო მიმართულებით. შედეგად, ატომის ინერციის ცენტრი ან ისვენებს, ან გადაადგილდება სწორი ხაზით. (ამ შემთხვევაში, მაგნიტის ღერძი შეიძლება რხევა ან პრეცესია). ანუ ერთგვაროვან მაგნიტურ ველში არ არსებობს ძალები, რომლებიც მოქმედებენ ატომზე და აჩქარებენ მას. ერთიანი მაგნიტური ველი არ ცვლის კუთხეს მაგნიტური ველის ინდუქციის მიმართულებებსა და ატომის მაგნიტურ მომენტს შორის.

სიტუაცია განსხვავებულია, თუ გარე ველი არაერთგვაროვანია. ამ შემთხვევაში, ძალები, რომლებიც მოქმედებენ მაგნიტის ჩრდილოეთ და სამხრეთ პოლუსებზე, თანაბარი არ არის. შედეგად მიღებული ძალა, რომელიც მოქმედებს მაგნიტზე, არ არის ნულოვანი და ის აჩქარებს ატომს, ველის გასწვრივ ან მის წინააღმდეგ. შედეგად, არაჰომოგენურ ველში გადაადგილებისას განსახილველი მაგნიტი გადაიხრება მოძრაობის საწყისი მიმართულებიდან. ამ შემთხვევაში, გადახრის ზომა დამოკიდებულია ველის არაერთგვაროვნების ხარისხზე. მნიშვნელოვანი გადახრების მისაღებად ველი მკვეთრად უნდა შეიცვალოს უკვე მაგნიტის სიგრძეში (ატომის წრფივი ზომებია $\დაახლოებით (10)^(-8)სმ$). ექსპერიმენტატორები ასეთ ჰეტეროგენობას მიაღწიეს მაგნიტის დიზაინის დახმარებით, რომელიც ქმნიდა ველს. ექსპერიმენტში ერთი მაგნიტი დანას ჰგავდა, მეორე ბრტყელი იყო ან ჭრილი ჰქონდა. მაგნიტური ხაზები გასქელდა „დანაზე“, ისე, რომ ინტენსივობა ამ არეში საგრძნობლად აღემატებოდა ბრტყელ ბოძზე. ამ მაგნიტებს შორის ატომების თხელი სხივი გაფრინდა. ცალკეული ატომები გადახრილი იქნა წარმოქმნილ ველში. ცალკეული ნაწილაკების კვალი დაფიქსირდა ეკრანზე.

კლასიკური ფიზიკის ცნებების მიხედვით, ატომურ სხივში მაგნიტურ მომენტებს აქვთ სხვადასხვა მიმართულება ზოგიერთი $Z$ ღერძის მიმართ. რას ნიშნავს: მაგნიტური მომენტის ($p_(mz)$) პროექცია ამ ღერძზე იღებს ინტერვალის ყველა მნიშვნელობას $\left|p_m\right|$-დან -$\left|p_m\right |$ (სადაც $\მარცხნივ|p_(mz)\მარჯვნივ|-$ მაგნიტური მომენტის მოდული). ეკრანზე, სხივი უნდა გამოჩნდეს გაფართოებული. თუმცა, კვანტურ ფიზიკაში, თუ კვანტიზაციას გავითვალისწინებთ, მაშინ მაგნიტური მომენტის ყველა ორიენტაცია კი არ გახდება შესაძლებელი, არამედ მათი მხოლოდ სასრული რაოდენობა. ამრიგად, ეკრანზე ატომების სხივის კვალი დაყოფილი იყო ცალკეულ კვალზე გარკვეულ რაოდენობაზე.

ჩატარებულმა ექსპერიმენტებმა აჩვენა, რომ, მაგალითად, ლითიუმის ატომების სხივი იყოფა $24$-ის სხივებად. ეს გამართლებულია, ვინაიდან მთავარი ტერმინი $Li - 2S$ არის ტერმინი (ერთი ვალენტური ელექტრონი $\frac(1)(2)\ $ s-ორბიტაში სპინით, $l=0).$ შესაძლებელია გამოიტანეთ დასკვნა მაგნიტური მომენტის სიდიდის შესახებ. ასე დაამტკიცა გერლახმა, რომ სპინის მაგნიტური მომენტი ბორის მაგნეტონის ტოლია. სხვადასხვა ელემენტების შესწავლამ აჩვენა სრული თანხმობა თეორიასთან.

სტერნმა და რაბიმ ამ მიდგომის გამოყენებით გაზომეს ბირთვების მაგნიტური მომენტები.

ასე რომ, თუ პროექცია $p_(mz)$ არის კვანტიზებული, მაგნიტური ველის ატომზე მოქმედი საშუალო ძალა მასთან ერთად კვანტიზებულია. შტერნისა და გერლახის ექსპერიმენტებმა დაამტკიცა მაგნიტური კვანტური რიცხვის პროექციის კვანტიზაცია $Z$ ღერძზე. აღმოჩნდა, რომ ატომების მაგნიტური მომენტები მიმართულია $Z$ ღერძის პარალელურად, ისინი არ შეიძლება იყოს მიმართული ამ ღერძის კუთხით, ამიტომ უნდა მივიღოთ, რომ მაგნიტური ველის მიმართ მაგნიტური მომენტების ორიენტაცია დისკრეტულად იცვლება. . ამ მოვლენას სივრცითი კვანტიზაცია ეწოდა. არა მხოლოდ ატომების მდგომარეობების, არამედ ატომის მაგნიტური მომენტების ორიენტაციის სიზუსტე გარე ველში არის ატომების მოძრაობის ფუნდამენტურად ახალი თვისება.

ექსპერიმენტები სრულად იქნა ახსნილი ელექტრონის სპინის აღმოჩენის შემდეგ, როდესაც დადგინდა, რომ ატომის მაგნიტური მომენტი გამოწვეულია არა ელექტრონის ორბიტალური მომენტით, არამედ ნაწილაკების შიდა მაგნიტური მომენტით, რომელიც დაკავშირებულია მისთან. შიდა მექანიკური მომენტი (სპინი).

მაგნიტური მომენტის მოძრაობის გამოთვლა არაერთგვაროვან ველში

მოდით, ატომმა იმოძრაოს არაჰომოგენურ მაგნიტურ ველში, მისი მაგნიტური მომენტი $(\overrightarrow(p))_m$-ის ტოლია. მასზე მოქმედი ძალა არის:

ზოგადად, ატომი არის ელექტრულად ნეიტრალური ნაწილაკი, ამიტომ სხვა ძალები არ მოქმედებენ მასზე მაგნიტურ ველში. არაჰომოგენურ ველში ატომის მოძრაობის შესწავლით შეიძლება მისი მაგნიტური მომენტის გაზომვა. დავუშვათ, რომ ატომი მოძრაობს $X$ ღერძის გასწვრივ, ველის არაერთგვაროვნება იქმნება $Z$ ღერძის მიმართულებით (ნახ. 1):

სურათი 1.

\frac()()\frac()()

პირობების (2) გამოყენებით, ჩვენ ვცვლით გამონათქვამს (1) ფორმაში:

მაგნიტური ველი სიმეტრიულია y=0 სიბრტყის მიმართ. შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ ატომი მოძრაობს ამ სიბრტყეში, რაც ნიშნავს, რომ $B_x=0.$ თანასწორობა $B_y=0$ ირღვევა მხოლოდ მცირე უბნებში მაგნიტის კიდეებთან (ამ დარღვევას უგულებელყოფთ). ზემოაღნიშნულიდან გამომდინარეობს, რომ:

ამ შემთხვევაში გამონათქვამებს (3) აქვთ ფორმა:

ატომების პრეცესია მაგნიტურ ველში არ მოქმედებს $p_(mz)$-ზე. ჩვენ ვწერთ ატომის მოძრაობის განტოლებას მაგნიტებს შორის სივრცეში:

სადაც $m$ არის ატომის მასა. თუ ატომი გაივლის $a$ გზას მაგნიტებს შორის, მაშინ ის გადაიხრება X ღერძიდან ტოლი მანძილით:

სადაც $v$ არის ატომის სიჩქარე $X$ ღერძის გასწვრივ. მაგნიტებს შორის სივრცის დატოვების შემდეგ, ატომი აგრძელებს მოძრაობას მუდმივი კუთხით $X$ ღერძის მიმართ სწორი ხაზით. ფორმულაში (7) ცნობილია $\frac(\partial B_z)(\partial z)$, $a$, $v\ და\ m$ რაოდენობები, z გაზომვით შეიძლება გამოვთვალოთ $p_(mz)$.

მაგალითი 1

ვარჯიში:რამდენ კომპონენტს, შტერნისა და გერლახის ექსპერიმენტის მსგავსი ექსპერიმენტის ჩატარებისას, გაიყოფა ატომების სხივი, თუ ისინი $()^3(D_1)$ მდგომარეობაში არიან?

გამოსავალი:

ტერმინი იყოფა $N=2J+1$ ქვედონეებად, თუ Lande მამრავლი არის $g\ne 0$, სადაც

იმ კომპონენტების რაოდენობის საპოვნელად, რომლებშიც გაიყოფა ატომების სხივი, უნდა განვსაზღვროთ მთლიანი შიდა კვანტური რიცხვი $(J)$, სიმრავლე $(S)$, ორბიტალური კვანტური რიცხვი, შევადაროთ ლანდის გამრავლება ნულთან და თუ ის არ არის ნულოვანი, მაშინ გამოთვალეთ რიცხვის ქვედონეები.

1) ამისათვის განიხილეთ ატომის მდგომარეობის სიმბოლური ჩანაწერის სტრუქტურა ($3D_1$). ჩვენი ტერმინი შემდეგნაირად არის გაშიფრული: სიმბოლო $D$ შეესაბამება ორბიტალურ კვანტურ რიცხვს $l=2$, $J=1$, $(S)$-ის სიმრავლე უდრის $2S+1=3\ S-ს. = 1$.

ჩვენ ვიანგარიშებთ $g,$-ს ფორმულის გამოყენებით (1.1):

კომპონენტების რაოდენობა, რომლებშიც იყოფა ატომების სხივი, უდრის:

პასუხი:$N=3.$

მაგალითი 2

ვარჯიში:რატომ გამოიყენეს წყალბადის ატომების სხივი, რომლებიც $1$-ის მდგომარეობაში იყო, შტერნისა და გერლახის ექსპერიმენტში ელექტრონის სპინის გამოსავლენად?

გამოსავალი:

$s-$ მდგომარეობაში, $(L)$ ელექტრონის კუთხური იმპულსი ნულის ტოლია, ვინაიდან $l=0$:

ატომის მაგნიტური მომენტი, რომელიც დაკავშირებულია ორბიტაზე ელექტრონის მოძრაობასთან, პროპორციულია მექანიკური მომენტის:

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

ამიტომ ის ნულის ტოლია. ეს ნიშნავს, რომ მაგნიტურმა ველმა არ უნდა იმოქმედოს წყალბადის ატომების მოძრაობაზე ძირეულ მდგომარეობაში, ანუ გაყოს ნაწილაკების ნაკადი. მაგრამ სპექტრული ინსტრუმენტების გამოყენებისას აჩვენეს, რომ წყალბადის სპექტრის ხაზები აჩვენებს წვრილი სტრუქტურის არსებობას (ორმაგები), მაშინაც კი, თუ არ არის მაგნიტური ველი. წვრილი სტრუქტურის არსებობის ასახსნელად წამოაყენეს იდეა სივრცეში ელექტრონის შინაგანი მექანიკური კუთხური იმპულსის შესახებ (სპინი).

დენით კოჭის მაგნიტური მომენტი არის ფიზიკური სიდიდე, ისევე როგორც ნებისმიერი სხვა მაგნიტური მომენტი, ახასიათებს მოცემული სისტემის მაგნიტურ თვისებებს. ჩვენს შემთხვევაში, სისტემა წარმოდგენილია წრიული მარყუჟით დენით. ეს დენი ქმნის მაგნიტურ ველს, რომელიც ურთიერთქმედებს გარე მაგნიტურ ველთან. ეს შეიძლება იყოს როგორც დედამიწის ველი, ასევე მუდმივი ან ელექტრომაგნიტის ველი.

Სურათი— 1 წრიული შემობრუნება დენით

წრიული ხვეული დენით შეიძლება წარმოდგენილი იყოს მოკლე მაგნიტის სახით. უფრო მეტიც, ეს მაგნიტი მიმართული იქნება ხვეულის სიბრტყეზე პერპენდიკულურად. ასეთი მაგნიტის პოლუსების მდებარეობა განისაზღვრება გიმლეტის წესით. რომლის მიხედვითაც ჩრდილოეთი პლუსი იქნება ხვეულის სიბრტყის უკან, თუ მასში დენი მოძრაობს საათის ისრის მიმართულებით.

Სურათი— 2 წარმოსახვითი ზოლიანი მაგნიტი კოჭის ღერძზე

ეს მაგნიტი, ანუ ჩვენი წრიული ხვეული დენით, ისევე როგორც ნებისმიერი სხვა მაგნიტი, გავლენას მოახდენს გარე მაგნიტური ველით. თუ ეს ველი ერთგვაროვანია, მაშინ წარმოიქმნება ბრუნი, რომელიც მიმართავს კოჭის შემობრუნებას. ველი აბრუნებს ხვეულს ისე, რომ მისი ღერძი მდებარეობს ველის გასწვრივ. ამ შემთხვევაში, თავად ხვეულის ძალის ხაზები, როგორც პატარა მაგნიტი, უნდა ემთხვეოდეს გარე ველს მიმართულებით.

თუ გარე ველი არ არის ერთგვაროვანი, მაშინ მთარგმნელობითი მოძრაობა დაემატება ბრუნვას. ეს მოძრაობა წარმოიქმნება იმის გამო, რომ ველის უფრო მაღალი ინდუქციის უბნები უფრო მეტად იზიდავს ჩვენს მაგნიტს კოჭის სახით, ვიდრე ქვედა ინდუქციის მქონე უბნები. და კოჭა დაიწყებს მოძრაობას მინდვრისკენ უფრო დიდი ინდუქციით.

წრიული ხვეულის მაგნიტუდის სიდიდე დენით შეიძლება განისაზღვროს ფორმულით.

ფორმულა - 1 კოჭის მაგნიტური მომენტი

სად, მე დინება მიედინება ხვეულში

კოჭის S ფართობი დენით

n ნორმალური სიბრტყეზე, რომელშიც ხვეული მდებარეობს

ამრიგად, ფორმულიდან ჩანს, რომ ხვეულის მაგნიტური მომენტი არის ვექტორული სიდიდე. ანუ, გარდა ძალის სიდიდისა, ანუ მისი მოდულისა, აქვს მიმართულებაც. მაგნიტურმა მომენტმა მიიღო ეს თვისება იმის გამო, რომ იგი მოიცავს ნორმალურ ვექტორს კოჭის სიბრტყეზე.

მასალის კონსოლიდაციის მიზნით, შეგიძლიათ ჩაატაროთ მარტივი ექსპერიმენტი. ამისათვის ჩვენ გვჭირდება სპილენძის მავთულისგან დამზადებული წრიული ხვეული, რომელიც დაკავშირებულია ბატარეასთან. ამ შემთხვევაში, ტყვიის მავთულები უნდა იყოს საკმარისად თხელი და სასურველია ერთად გადაბმული. ეს შეამცირებს მათ გავლენას გამოცდილებაზე.

Სურათი—

ახლა მოდით დავკიდოთ შემობრუნება ტყვიის სადენებზე ერთგვაროვან მაგნიტურ ველში, რომელიც შეიქმნა, ვთქვათ, მუდმივი მაგნიტებით. კოჭა ჯერ კიდევ დეენერგიულია და მისი სიბრტყე პარალელურია ველის ძალის ხაზების. ამ შემთხვევაში, მისი ღერძი და წარმოსახვითი მაგნიტის პოლუსები პერპენდიკულარული იქნება გარე ველის ხაზებზე.

Სურათი—

როდესაც დენი მიემართება ხვეულს, მისი სიბრტყე პერპენდიკულურად აღმოჩნდება მუდმივი მაგნიტის ძალის ხაზებზე და ღერძი გახდება მათ პარალელურად. უფრო მეტიც, ხვეულის ბრუნვის მიმართულება განისაზღვრება ჯიმლეტის წესით. და მკაცრად რომ ვთქვათ, მიმართულება, რომლითაც დენი მიედინება ხვეულში.

გარე ველში მოთავსებისას ნივთიერებას შეუძლია რეაგირება მოახდინოს ამ ველზე და თავად გახდეს მაგნიტური ველის წყარო (იყოს მაგნიტიზებული). ასეთ ნივთიერებებს ე.წ მაგნიტები(შეადარეთ დიელექტრიკის ქცევას ელექტრულ ველში). მაგნიტური თვისებების მიხედვით, მაგნიტები იყოფა სამ ძირითად ჯგუფად: დიამაგნიტები, პარამაგნიტები და ფერომაგნიტები.

სხვადასხვა ნივთიერებები მაგნიტიზებულია სხვადასხვა გზით. მატერიის მაგნიტური თვისებები განისაზღვრება ელექტრონების და ატომების მაგნიტური თვისებებით. ნივთიერებების უმეტესობა სუსტად მაგნიტიზებულია - ეს არის დიამაგნიტები და პარამაგნიტები. ზოგიერთ ნივთიერებას ნორმალურ პირობებში (ზომიერ ტემპერატურაზე) შეუძლია ძალზე ძლიერად მაგნიტიზაცია - ეს არის ფერომაგნიტები.

ბევრ ატომს აქვს წმინდა მაგნიტური მომენტი ნულის ტოლი. ასეთი ატომებისგან შემდგარი ნივთიერებებია დიამაგეტიკა.ესენია, მაგალითად, აზოტი, წყალი, სპილენძი, ვერცხლი, ჩვეულებრივი მარილი NaCl, სილიციუმის დიოქსიდი Si0 2. მიეკუთვნება ნივთიერებები, რომლებშიც ატომის წარმოქმნილი მაგნიტური მომენტი განსხვავდება ნულიდან პარამაგნიტები.პარამაგნიტების მაგალითებია: ჟანგბადი, ალუმინი, პლატინი.

შემდეგში, როდესაც ვსაუბრობთ მაგნიტურ თვისებებზე, ვიგულისხმებთ ძირითადად დიამაგნიტებსა და პარამაგნიტებს, ზოგჯერ კი სპეციალურად განვიხილავთ ფერომაგნიტების მცირე ჯგუფის თვისებებს.

ჯერ განვიხილოთ მატერიის ელექტრონების ქცევა მაგნიტურ ველში. სიმარტივისთვის დავუშვათ, რომ ელექტრონი ატომში ბრუნავს ბირთვის გარშემო სიჩქარით. ვ r რადიუსის ორბიტის გასწვრივ ასეთი მოძრაობა, რომელსაც ახასიათებს ორბიტალური კუთხოვანი იმპულსი, არსებითად არის წრიული დენი, რომელიც ხასიათდება, შესაბამისად, ორბიტალური მაგნიტური მომენტით.

მოცულობა r ორბი. წრეწირის გარშემო რევოლუციის პერიოდზე დაყრდნობით თ= - ეს გვაქვს

ორბიტის თვითნებური წერტილი, რომელსაც ელექტრონი კვეთს დროის ერთეულზე -

ერთხელ. ამრიგად, წრიული დენი, რომელიც უდრის მუხტს, რომელიც გადის წერტილში დროის ერთეულზე, მოცემულია გამოხატვით

შესაბამისად, ელექტრონის ორბიტალური მაგნიტური მომენტიფორმულის მიხედვით (22.3) უდრის

ორბიტალური კუთხური იმპულსის გარდა, ელექტრონს აქვს საკუთარი კუთხური იმპულსი, ე.წ უკან. სპინი აღწერილია კვანტური ფიზიკის კანონებით და არის ელექტრონის თანდაყოლილი თვისება - მასისა და მუხტის მსგავსი (დაწვრილებით იხილეთ კვანტური ფიზიკის განყოფილებაში). შინაგანი კუთხოვანი იმპულსი შეესაბამება ელექტრონის შინაგან (სპინის) მაგნიტურ მომენტს. r sp.

ატომების ბირთვებს ასევე აქვთ მაგნიტური მომენტი, მაგრამ ეს მომენტები ათასობითჯერ უფრო მცირეა ვიდრე ელექტრონების მომენტები და, როგორც წესი, მათი უგულებელყოფა შეიძლება. შედეგად, მაგნიტის მთლიანი მაგნიტური მომენტი რ ტუდრის მაგნიტის ელექტრონების ორბიტალური და სპინის მაგნიტური მომენტების ვექტორულ ჯამს:

გარე მაგნიტური ველი მოქმედებს ნივთიერების ნაწილაკების ორიენტაციაზე, რომლებსაც აქვთ მაგნიტური მომენტები (და მიკროდინები), რის შედეგადაც ნივთიერება მაგნიტირდება. ამ პროცესის მახასიათებელია მაგნიტიზაციის ვექტორი ჯტოლია მაგნიტის ნაწილაკების ჯამური მაგნიტური მომენტის თანაფარდობა მაგნიტის მოცულობასთან AV:

მაგნიტიზაცია იზომება A/m-ში.

თუ მაგნიტი მოთავსებულია გარე მაგნიტურ ველში В 0, მაშინ შედეგად

მაგნიტიზაცია წარმოიქმნება B მიკროდინების შიდა ველი, ასე რომ მიღებული ველი ტოლი იქნება

განვიხილოთ მაგნიტი ბაზის ფართობის მქონე ცილინდრის სახით სდა სიმაღლე /, მოთავსებულია ერთგვაროვან გარე მაგნიტურ ველში ინდუქციით 0-ზე.ასეთი ველი შეიძლება შეიქმნას, მაგალითად, სოლენოიდის გამოყენებით. მიკროდინების ორიენტაცია გარე ველში ხდება მოწესრიგებული. ამ შემთხვევაში, დიამაგნიტების მიკროდინების ველი მიმართულია გარე ველის საპირისპიროდ, ხოლო პარამაგნიტების მიკროდინების ველი ემთხვევა გარე ველს.

ცილინდრის ნებისმიერ მონაკვეთში მიკროდინების მოწესრიგება იწვევს შემდეგ ეფექტს (ნახ. 23.1). მაგნიტის შიგნით მოწესრიგებული მიკროდინები კომპენსირდება მეზობელი მიკროდინებით, ხოლო ზედაპირის არაკომპენსირებული მიკროდინები მიედინება გვერდითი ზედაპირის გასწვრივ.

ამ არაკომპენსირებული მიკროდინების მიმართულება არის პარალელური (ან ანტიპარალელური) დენი, რომელიც მიედინება სოლენოიდში, რომელიც ქმნის გარე ნულს. ზოგადად, ისინი ბრინჯი. 23.1მიეცით მთლიანი შიდა დენი ეს ზედაპირის დენიქმნის შიდა მიკროდინების ველს B vუფრო მეტიც, კავშირი დენსა და ველს შორის შეიძლება აღწერილი იყოს ფორმულით (22.21) სოლენოიდის ნულისთვის:

აქ მაგნიტური გამტარიანობა აღებულია ერთიანობის ტოლფასი, ვინაიდან ზედაპირის დენის შემოღებით მხედველობაში მიიღება საშუალების როლი; სოლენოიდის მოხვევის სიმკვრივე შეესაბამება ერთს სოლენოიდის მთელ სიგრძეზე /: n =ერთი //. ამ შემთხვევაში, ზედაპირის დენის მაგნიტური მომენტი განისაზღვრება მთელი მაგნიტის მაგნიტიზაციით:

ბოლო ორი ფორმულიდან, მაგნიტიზაციის განმარტების გათვალისწინებით (23.4), გამოდის

ან ვექტორული სახით

შემდეგ ფორმულიდან (23.5) გვაქვს

მაგნიტიზაციის დამოკიდებულების შესწავლის გამოცდილება გარე ველის სიძლიერეზე გვიჩვენებს, რომ ჩვეულებრივ ველი შეიძლება ჩაითვალოს სუსტად და ტეილორის სერიებში გაფართოებისას საკმარისია შემოვიფარგლოთ წრფივი ვადით:

სადაც პროპორციულობის უგანზომილებიანი კოეფიციენტი x - მაგნიტური მგრძნობელობანივთიერებები. ამის გათვალისწინებით გვაქვს

მაგნიტური ინდუქციის ბოლო ფორმულის შედარებისას კარგად ცნობილ ფორმულასთან (22.1), მივიღებთ კავშირი მაგნიტურ გამტარიანობასა და მაგნიტურ მგრძნობელობას შორის:

გაითვალისწინეთ, რომ დიამაგნიტებისა და პარამაგნიტების მაგნიტური მიდრეკილების მნიშვნელობები მცირეა და, როგორც წესი, არის 10 "-10 4 (დიამაგნიტებისთვის) და 10 -8 - 10 3 (პარამაგნიტებისთვის). ამ შემთხვევაში, დიამაგნიტებისთვის. X x > 0 და p > 1.