MAGNETIC TORQUE- pisikal. dami na nagpapakilala sa magnetic. mga katangian ng sistema ng pagsingil. particle (o indibidwal na mga particle) at pagtukoy, kasama ng iba pang mga multipole moments (electric dipole moment, quadrupole moment, atbp., tingnan Multipoli) ang pakikipag-ugnayan ng sistema sa panlabas. el-magn. field at iba pang katulad na sistema.

Ayon sa mga ideya ng klasiko electrodynamics, magnet. ang patlang ay nilikha sa pamamagitan ng paggalaw ng kuryente. singil. Bagama't moderno hindi tinatanggihan ng teorya (at hinuhulaan pa nga) ang pagkakaroon ng mga particle na may magnetic. singilin ( magnetic monopole), ang mga naturang particle ay hindi pa napagmasdan sa eksperimento at wala sa ordinaryong bagay. Samakatuwid, ang elementarya na katangian ng magnet. Ang mga katangian ay lumabas na eksaktong M. m. Ang isang sistema na may M. m. (axial vector) ay lumilikha ng magnetic field sa malalayong distansya mula sa system. patlang

(- radius vector ng observation point). Ang isang katulad na view ay may electric. dipole field, na binubuo ng dalawang malapit na pagitan ng electric. mga singil ng kabaligtaran na tanda. Gayunpaman, hindi tulad ng elektrikal dipole moment. Ang M. m. ay nilikha hindi sa pamamagitan ng isang sistema ng point na "magnetic charges", ngunit sa pamamagitan ng electric. mga agos na dumadaloy sa loob ng sistema. Kung isang saradong electric density kasalukuyang dumadaloy sa isang limitadong dami V, pagkatapos ay ang M. m. na nilikha niya ay tinutukoy ng f-loy

Sa pinakasimpleng kaso ng isang closed circular current ako, na dumadaloy sa kahabaan ng flat coil ng area s, , at ang vector ng M. m. ay nakadirekta sa kanan normal sa coil.

Kung ang kasalukuyang ay nilikha ng nakatigil na paggalaw ng point electric. mga singil na may mga masa na may mga tulin , pagkatapos ay ang nagresultang M. m., tulad ng sumusunod mula sa f-ly (1), ay may anyo

kung saan ang ibig sabihin ay microscopic averaging. mga halaga sa paglipas ng panahon. Dahil ang produkto ng vector sa kanang bahagi ay proporsyonal sa momentum vector ng momentum ng particle (ito ay ipinapalagay na ang mga bilis ), pagkatapos ay ang mga kontribusyon ng dep. mga particle sa M. m. at sa sandali ng bilang ng mga paggalaw ay proporsyonal:

Salik ng proporsyonalidad e/2ts tinawag gyromagnetic ratio; ang halagang ito ay nagpapakilala sa unibersal na koneksyon sa pagitan ng magnetic. at mekanikal singilin ang mga ari-arian. mga particle sa klasikal electrodynamics. Gayunpaman, ang paggalaw ng elementary charge carriers sa matter (electrons) ay sumusunod sa mga batas ng quantum mechanics, na gumagawa ng mga pagsasaayos sa classical. larawan. Bilang karagdagan sa orbital mechanical sandali ng paggalaw L Ang elektron ay may panloob na mekanikal sandali- pabalik. Ang kabuuang magnetic field ng isang electron ay katumbas ng kabuuan ng orbital magnetic field (2) at ang spin magnetic field.

Tulad ng makikita mula sa pormula na ito (sumusunod mula sa relativistic Mga equation ng Dirac para sa isang elektron), gyromagnet. ang ratio para sa pag-ikot ay lumalabas na eksaktong dalawang beses kaysa sa orbital momentum. Isang tampok ng quantum concept ng magnet. at mekanikal moments din ang katotohanan na ang mga vector ay hindi maaaring magkaroon ng isang tiyak na direksyon sa kalawakan dahil sa non-commutativity ng mga projection operator ng mga vector na ito sa mga coordinate axes.

Iikot M. m. singilin. mga particle na tinukoy f-loy (3), na tinatawag na. normal, para sa isang elektron ito ay magneton Bora. Ipinapakita ng karanasan, gayunpaman, na ang M. m. ng isang electron naiiba mula sa (3) sa pamamagitan ng isang pagkakasunud-sunod ng magnitude ( ay ang fine structure constant). Ang isang katulad na suplemento ay tinatawag abnormal na magnetic moment, bumangon dahil sa pakikipag-ugnayan ng isang elektron sa mga photon, ito ay inilarawan sa balangkas ng quantum electrodynamics. Ang iba pang mga elementary particle ay mayroon ding maanomalyang magnetic properties; ang mga ito ay lalo na malaki para sa hadrons, to-rye, ayon sa modernong. mga representasyon, may vnutr. istraktura. Kaya, ang anomalyang M.m. ng proton ay 2.79 beses na mas malaki kaysa sa "normal" - ang nuclear magneton, ( M- ang masa ng proton), at ang M. m. ng neutron ay katumbas ng -1.91, ibig sabihin, ito ay makabuluhang naiiba mula sa zero, bagaman ang neutron ay walang electric power. singilin. Ang ganitong malalaking maanomalyang M. m. hadron dahil sa panloob. ang paggalaw ng kanilang mga constituent charges. mga quark.

Lit .: Landau L. D., Lifshits E. M., Field Theory, 7th ed., M., 1988; Huang K., Quark, lepton at gauge field, transl. mula sa English, M., 1985. D. V. Giltsov.

Magnetic na sandali

ang pangunahing dami na nagpapakilala sa magnetic properties ng isang substance. Ang pinagmulan ng magnetism, ayon sa klasikal na teorya ng electromagnetic phenomena, ay mga electric macro- at microcurrents. Ang isang elementarya na pinagmumulan ng magnetism ay itinuturing na isang saradong kasalukuyang. Mula sa karanasan at ang klasikal na teorya ng electromagnetic field, sumusunod na ang mga magnetic action ng isang closed current (circuit na may kasalukuyang) ay tinutukoy kung ang produkto ay kilala ( M) kasalukuyang lakas i sa contour area σ ( M = iσ /c sa CGS system of units (Tingnan ang CGS system of units), kasama - bilis ng liwanag). Vector M at, ayon sa kahulugan, M. m. Maaari rin itong isulat sa ibang anyo: M = m l, saan m- ang katumbas na magnetic charge ng circuit, at l- ang distansya sa pagitan ng mga "singil" ng magkasalungat na mga palatandaan (+ at - ).

Ang M. m. ay may mga elementarya na particle, atomic nuclei, mga electron shell ng mga atomo at molekula. Ang mekanikal na masa ng elementarya na mga particle (mga electron, proton, neutron, at iba pa), tulad ng ipinapakita ng quantum mechanics, ay dahil sa pagkakaroon ng kanilang sariling mekanikal na sandali - Spin a. Ang mga masa nuklear ay binubuo ng mga intrinsic (spin) na masa ng mga proton at neutron na bumubuo sa mga nuclei na ito, gayundin ang mga masa na nauugnay sa kanilang orbital na paggalaw sa loob ng nucleus. Ang mga molekular na masa ng mga shell ng elektron ng mga atomo at molekula ay binubuo ng spin at orbital molecular na masa ng mga electron. Ang spin magnetic moment ng isang electron m cn ay maaaring magkaroon ng dalawang pantay at magkasalungat na direksyon na mga projection sa direksyon ng panlabas na magnetic field. N. Ang ganap na halaga ng projection

kung saan μ sa \u003d (9.274096 ± 0.000065) 10 -21 erg/gs - Boron magneton, h - Planck pare-pareho , e at m e - ang singil at masa ng elektron, kasama- ang bilis ng liwanag; S H- projection ng spin mechanical moment sa direksyon ng field H. Ang ganap na halaga ng spin M. m.

saan s= 1 / 2 - spin quantum number (Tingnan ang quantum number). Ang ratio ng spin M. m. sa mekanikal na sandali (likod)

mula nang umikot

Ang mga pag-aaral ng atomic spectra ay nagpakita na ang m H cn ay talagang hindi katumbas ng m in, ngunit m in (1 + 0.0116). Ito ay dahil sa pagkilos sa electron ng tinatawag na zero-point oscillations ng electromagnetic field (tingnan ang Quantum electrodynamics, Radiative corrections).

Ang orbital M. m. ng isang electron m orb ay nauugnay sa mechanical orbital moment orb ayon sa kaugnayan g opb = |m orb | / | globo | = | e|/2m e c, iyon ay, ang magnetomechanical ratio g Ang opb ay dalawang beses na mas mababa kaysa sa g cn. Pinapayagan lamang ng quantum mechanics ang isang discrete series ng mga posibleng projection m orb papunta sa direksyon ng external field (ang tinatawag na spatial quantization): m Н orb = m l m in , saan m l- magnetic quantum number taking 2 l+ 1 value (0, ±1, ±2,..., ± l, saan l- orbital quantum number). Sa multielectron atoms, ang orbital at spin magnetism ay tinutukoy ng mga quantum number L at S kabuuang orbital at spin moments. Ang pagdaragdag ng mga sandaling ito ay isinasagawa ayon sa mga patakaran ng spatial quantization. Dahil sa hindi pagkakapantay-pantay ng magnetomechanical na relasyon para sa electron spin at ang orbital motion nito ( g cn ¹ g opb) ang magreresultang M. m. ng atomic shell ay hindi magiging parallel o kontra-parallel sa resulta nitong mekanikal na moment J. Samakatuwid, madalas na isinasaalang-alang ng isa ang bahagi ng kabuuang M. m. sa direksyon ng vector J katumbas ng

saan g J ay ang magnetomechanical ratio ng electron shell, J ay ang kabuuang angular na quantum number.

M. m. ng isang proton na ang spin ay

saan Mp ay ang masa ng proton, na 1836.5 beses na mas malaki m e , m lason - nuclear magneton na katumbas ng 1/1836.5m c. Ang neutron, sa kabilang banda, ay dapat na walang MM, dahil ito ay walang bayad. Gayunpaman, ipinakita ng karanasan na ang MM ng proton m p = 2.7927m ay lason, at ang sa neutron m n = -1.91315m ay lason. Ito ay dahil sa pagkakaroon ng mga patlang ng meson malapit sa mga nucleon, na tumutukoy sa kanilang mga partikular na pakikipag-ugnayang nukleyar (tingnan ang mga pwersang Nuklear, Meson) at nakakaapekto sa kanilang mga katangiang electromagnetic. Ang kabuuang M. m. ng complex atomic nuclei ay hindi multiple ng m poison o m p at m n. Kaya, M. m. nuclei ng potasa

Upang makilala ang magnetic state ng macroscopic body, ang average na halaga ng nagresultang magnetic force ng lahat ng microparticles na bumubuo sa katawan ay kinakalkula. Tinutukoy sa isang unit volume ng isang katawan, ang magnetic field ay tinatawag na magnetization. Para sa mga macrobodies, lalo na sa kaso ng mga katawan na may atomic magnetic ordering (ferro-, ferri-, at antiferromagnets), ang konsepto ng average na atomic M. m. ay ipinakilala bilang ang average na halaga ng M. m. bawat isang atom (ion) - ang carrier ng M. m. sa katawan. Sa mga substance na may magnetic order, ang average na atomic molecular mass na ito ay nakukuha bilang quotient ng dibisyon ng spontaneous magnetization ng ferromagnetic body o magnetic sublattices sa ferri- at ​​antiferromagnets (sa absolute zero temperature) sa pamamagitan ng bilang ng mga atom na nagdadala ng molekular. masa bawat dami ng yunit. Karaniwan ang mga average na atomic molecular weight na ito ay naiiba sa molekular na timbang ng mga nakahiwalay na atoms; ang kanilang mga halaga sa Bohr magnetons m sa turn out to be fractional (halimbawa, sa transition d-metal Fe, Co at Ni, ayon sa pagkakabanggit, 2.218 m in, 1.715 m in at 0.604 m in) Ang pagkakaibang ito ay dahil sa isang pagbabago sa paggalaw ng mga d-electron (carrier ng M. m.) sa isang kristal kumpara sa paggalaw sa mga nakahiwalay na atomo. Sa kaso ng mga rare-earth na metal (lanthanides), pati na rin ang mga non-metallic ferro- o ferrimagnetic compound (halimbawa, ferrites), ang hindi natapos na d- o f-layer ng electron shell (ang pangunahing atomic carrier ng M. m.) ng mga kalapit na ions sa kristal na nagsasapawan nang mahina, samakatuwid, ang isang kapansin-pansing pagkolekta ng mga ito ay walang mga layer (tulad ng sa d-metal), at ang mga molekular na masa ng naturang mga katawan ay nagbabago nang kaunti kumpara sa mga nakahiwalay na atomo. Ang direktang eksperimentong pagpapasiya ng MM sa mga atomo sa isang kristal ay naging posible bilang isang resulta ng paggamit ng magnetic neutron diffraction, radio spectroscopy (NMR, EPR, FMR, atbp.) At ang epekto ng Mössbauer. Para sa mga paramagnet, posible ring ipakilala ang konsepto ng average na atomic magnetism, na tinutukoy sa pamamagitan ng Curie constant na natagpuan sa eksperimentong paraan, na kasama sa expression para sa Curie law a o Curie-Weiss law a (tingnan ang Paramagnetism).

Lit.: Tamm I. E., Fundamentals of theory of electricity, 8th ed., M., 1966; Landau L. D. at Lifshitz E. M., Electrodynamics ng tuloy-tuloy na media, Moscow, 1959; Dorfman Ya. G., Magnetic na mga katangian at istraktura ng bagay, Moscow, 1955; Vonsovsky S.V., Magnetism ng microparticle, M., 1973.

S.V. Vonsovsky.

Great Soviet Encyclopedia. - M.: Encyclopedia ng Sobyet. 1969-1978 .

Tingnan kung ano ang "Magnetic moment" sa iba pang mga diksyunaryo:

Dimensyon L2I SI units A⋅m2 ... Wikipedia

Ang pangunahing dami na nagpapakilala sa magn. ari-arian sa wa. Ang pinagmulan ng magnetism (M. m.), ayon sa klasiko. teorya ng email. magn. phenomena, yavl. macro at micro (atomic) electric. agos. Elem. ang isang saradong kasalukuyang ay itinuturing na isang mapagkukunan ng magnetism. Mula sa karanasan at klasiko. ... ... Pisikal na Encyclopedia

Malaking Encyclopedic Dictionary

MAGNETIC MOMENT, pagsukat ng lakas ng permanenteng magnet o current-carrying coil. Ito ang pinakamataas na puwersa ng pagliko (torque) na inilapat sa isang magnet, coil o electric charge sa isang MAGNETIC FIELD na hinati sa lakas ng field. Sinisingil... ... Pang-agham at teknikal na encyclopedic na diksyunaryo

MAGNETIC TORQUE- pisikal. isang halaga na nagpapakilala sa mga magnetic na katangian ng mga katawan at mga particle ng bagay (mga electron, nucleon, atoms, atbp.); mas malaki ang magnetic moment, mas malakas (tingnan) ang katawan; tinutukoy ng magnetic moment ang magnetic (tingnan). Dahil sa anumang electric ... ... Mahusay na Polytechnic Encyclopedia

- (Magnetic moment) ang produkto ng magnetic mass ng isang ibinigay na magnet at ang distansya sa pagitan ng mga pole nito. Samoilov K.I. Marine Dictionary. M. L .: State Naval Publishing House ng NKVMF ng USSR, 1941 ... Marine Dictionary

magnetic moment- Har ka magn. sv sa katawan, arb. exp. produkto magn. singilin sa bawat poste para sa isang distansya sa pagitan ng mga poste. Mga paksang metalurhiya sa pangkalahatan EN magnetic moment … Handbook ng Teknikal na Tagasalin

Isang vector quantity na nagpapakilala sa isang substance bilang pinagmumulan ng magnetic field. Ang macroscopic magnetic moment ay nilikha ng mga saradong electric current at maayos na nakatuon na magnetic moment ng mga atomic particle. Ang mga microparticle ay may orbital ... encyclopedic Dictionary

MAGNETIC TORQUE- ay ang pangunahing dami na nagpapakilala sa mga magnetic na katangian ng sangkap. Ang pangunahing pinagmumulan ng magnetism ay isang electric current. Ang vector, na tinutukoy ng produkto ng kasalukuyang lakas at ang lugar ng closed current circuit, ay ang magnetic moment. Sa pamamagitan ng…… Paleomagnetology, petromagnetology at geology. Sanggunian sa diksyunaryo.

magnetic moment- elektromagnetinis 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

Mga eksperimento nina Stern at Gerlach

Noong $1921$, ipinasa ni O. Stern ang ideya ng isang eksperimento sa pagsukat ng magnetic moment ng isang atom. Isinagawa niya ang eksperimentong ito sa co-authorship kasama si W. Gerlach noong $1922. Ginagamit ng paraan nina Stern at Gerlach ang katotohanan na ang isang sinag ng mga atomo (molekula) ay nagagawang lumihis sa isang hindi magkakatulad na magnetic field. Ang isang atom na may magnetic moment ay maaaring ilarawan bilang elementarya magnet na may maliit ngunit may hangganang sukat. Kung ang gayong magnet ay inilalagay sa isang pare-parehong magnetic field, kung gayon hindi ito nakakaranas ng puwersa. Ang patlang ay kikilos sa hilaga at timog na pole ng naturang magnet na may mga puwersa na pantay sa magnitude at magkasalungat sa direksyon. Bilang resulta, ang sentro ng pagkawalang-galaw ng atom ay magiging pahinga o lilipat sa isang tuwid na linya. (Sa kasong ito, ang axis ng magnet ay maaaring mag-oscillate o precess). Iyon ay, sa isang pare-parehong magnetic field ay walang mga puwersa na kumikilos sa isang atom at nagbibigay ng acceleration dito. Ang isang pare-parehong magnetic field ay hindi nagbabago sa anggulo sa pagitan ng mga direksyon ng magnetic field induction at ang magnetic moment ng atom.

Iba ang sitwasyon kung ang panlabas na larangan ay hindi magkakatulad. Sa kasong ito, ang mga puwersa na kumikilos sa hilaga at timog na pole ng magnet ay hindi pantay. Ang nagresultang puwersa na kumikilos sa magnet ay non-zero, at ito ay nagbibigay ng acceleration sa atom, kasama ang field o laban dito. Bilang isang resulta, kapag gumagalaw sa isang hindi magkakatulad na larangan, ang magnet na isinasaalang-alang ay lilihis mula sa orihinal na direksyon ng paggalaw. Sa kasong ito, ang laki ng deviation ay depende sa antas ng field inhomogeneity. Upang makakuha ng makabuluhang mga paglihis, ang field ay dapat na magbago nang husto sa loob ng haba ng magnet (ang mga linear na sukat ng atom ay $\approx (10)^(-8)cm$). Nakamit ng mga eksperimento ang gayong heterogeneity sa tulong ng disenyo ng isang magnet na lumikha ng isang field. Ang isang magnet sa eksperimento ay mukhang isang talim, ang isa ay patag o may bingaw. Ang mga magnetic na linya ay lumapot sa "blade", kaya't ang intensity sa lugar na ito ay mas malaki kaysa sa flat pole. Isang manipis na sinag ng mga atom ang lumipad sa pagitan ng mga magnet na ito. Ang mga indibidwal na atom ay pinalihis sa nabuong larangan. Ang mga bakas ng mga indibidwal na particle ay naobserbahan sa screen.

Ayon sa mga konsepto ng klasikal na pisika, ang mga magnetic moment sa isang atomic beam ay may iba't ibang direksyon na may kinalaman sa ilang axis $Z$. Ano ang ibig sabihin: ang projection ng magnetic moment ($p_(mz)$) sa axis na ito ay kumukuha ng lahat ng value ng interval mula $\left|p_m\right|$ hanggang -$\left|p_m\right |$ (kung saan $\kaliwa|p_(mz)\kanan|-$ magnetic moment modulus). Sa screen, dapat lumitaw ang beam na pinalawak. Gayunpaman, sa quantum physics, kung ang quantization ay isinasaalang-alang, kung gayon hindi lahat ng mga oryentasyon ng magnetic moment ay magiging posible, ngunit isang may hangganang bilang lamang ng mga ito. Kaya, sa screen, ang bakas ng isang sinag ng mga atom ay nahati sa isang tiyak na bilang ng mga indibidwal na bakas.

Ang mga eksperimento na isinagawa ay nagpakita na, halimbawa, ang isang sinag ng lithium atoms ay nahati sa $24$ na mga beam. Ito ay makatwiran, dahil ang pangunahing terminong $Li - 2S$ ay isang termino (isang valence electron na may spin $\frac(1)(2)\ $ sa s-orbit, $l=0).$ posible na gumuhit ng konklusyon tungkol sa magnitude ng magnetic moment. Ito ay kung paano pinatunayan ni Gerlach na ang spin magnetic moment ay katumbas ng Bohr magneton. Ang mga pag-aaral ng iba't ibang elemento ay nagpakita ng kumpletong kasunduan sa teorya.

Sinukat nina Stern at Rabi ang magnetic moments ng nuclei gamit ang diskarteng ito.

Kaya, kung ang projection $p_(mz)$ ay quantize, ang average na puwersa na kumikilos sa atom mula sa magnetic field ay quantize kasama nito. Pinatunayan ng mga eksperimento nina Stern at Gerlach ang quantization ng projection ng magnetic quantum number sa $Z$ axis. Ito ay lumabas na ang mga magnetic moment ng mga atom ay nakadirekta parallel sa $Z$ axis, hindi sila maidirekta sa isang anggulo sa axis na ito, kaya kinailangan naming tanggapin na ang oryentasyon ng mga magnetic moment na nauugnay sa magnetic field ay nagbabago nang discretely . Ang phenomenon na ito ay tinatawag na spatial quantization. Ang discreteness ng hindi lamang mga estado ng mga atomo, kundi pati na rin ang mga oryentasyon ng mga magnetic na sandali ng isang atom sa isang panlabas na larangan ay isang panimula na bagong pag-aari ng paggalaw ng mga atomo.

Ang mga eksperimento ay ganap na ipinaliwanag pagkatapos ng pagtuklas ng electron spin, nang nalaman na ang magnetic moment ng atom ay hindi sanhi ng orbital moment ng electron, ngunit ng internal magnetic moment ng particle, na nauugnay sa kanyang panloob na mekanikal na sandali (spin).

Pagkalkula ng paggalaw ng magnetic moment sa isang inhomogeneous field

Hayaang gumalaw ang isang atom sa isang inhomogeneous magnetic field, ang magnetic moment nito ay katumbas ng $(\overrightarrow(p))_m$. Ang puwersang kumikilos dito ay:

Sa pangkalahatan, ang isang atom ay isang electrically neutral na particle, kaya ang ibang mga puwersa ay hindi kumikilos dito sa isang magnetic field. Sa pamamagitan ng pag-aaral ng paggalaw ng isang atom sa isang hindi magkakatulad na larangan, masusukat ng isa ang magnetic moment nito. Ipagpalagay natin na ang atom ay gumagalaw kasama ang $X$ axis, ang field inhomogeneity ay nilikha sa direksyon ng $Z$ axis (Fig. 1):

Larawan 1.

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

Gamit ang mga kundisyon (2), binabago namin ang expression (1) sa anyo:

Ang magnetic field ay simetriko na may kinalaman sa y=0 plane. Maaaring ipagpalagay na ang atom ay gumagalaw sa eroplanong ito, na nangangahulugan na $B_x=0.$ Ang pagkakapantay-pantay na $B_y=0$ ay nilalabag lamang sa maliliit na lugar na malapit sa mga gilid ng magnet (napapabayaan natin ang paglabag na ito). Mula sa itaas ay sumusunod na:

Sa kasong ito, ang mga expression (3) ay may anyo:

Ang precession ng mga atom sa isang magnetic field ay hindi nakakaapekto sa $p_(mz)$. Isinulat namin ang equation ng paggalaw ng isang atom sa espasyo sa pagitan ng mga magnet sa anyo:

kung saan ang $m$ ay ang masa ng atom. Kung ang isang atom ay dumaan sa landas na $a$ sa pagitan ng mga magnet, ito ay lumihis mula sa X axis sa isang distansya na katumbas ng:

kung saan ang $v$ ay ang bilis ng atom sa kahabaan ng $X$ axis. Umalis sa espasyo sa pagitan ng mga magnet, ang atom ay patuloy na gumagalaw sa isang pare-parehong anggulo na may paggalang sa $X$ axis sa isang tuwid na linya. Sa formula (7) ang mga dami ng $\frac(\partial B_z)(\partial z)$, $a$, $v\ at\ m$ ay kilala, sa pamamagitan ng pagsukat ng z makalkula ng isa ang $p_(mz)$.

Halimbawa 1

Pagsasanay: Gaano karaming mga bahagi, kapag nagsasagawa ng isang eksperimento na katulad ng eksperimento nina Stern at Gerlach, ang sinag ng mga atom ay mahahati kung sila ay nasa estado na $()^3(D_1)$?

Desisyon:

Ang isang termino ay nahahati sa $N=2J+1$ na mga sublevel kung ang Lande multiplier ay $g\ne 0$, kung saan

Upang mahanap ang bilang ng mga bahagi kung saan mahahati ang sinag ng mga atomo, dapat nating matukoy ang kabuuang panloob na quantum number na $(J)$, ang multiplicity $(S)$, ang orbital quantum number, ihambing ang Lande multiplier sa zero, at kung ito ay nonzero, pagkatapos ay kalkulahin ang mga sublevel ng numero.

1) Upang gawin ito, isaalang-alang ang istraktura ng simbolikong talaan ng estado ng atom ($3D_1$). Ang aming termino ay na-decipher tulad ng sumusunod: ang simbolo na $D$ ay tumutugma sa orbital quantum number $l=2$, $J=1$, ang multiplicity ng $(S)$ ay katumbas ng $2S+1=3\to S =1$.

Kinakalkula namin ang $g,$ sa pamamagitan ng paglalapat ng formula (1.1):

Ang bilang ng mga bahagi kung saan nahahati ang sinag ng mga atom ay katumbas ng:

Sagot:$N=3.$

Halimbawa 2

Pagsasanay: Bakit ginamit ang isang sinag ng hydrogen atoms, na nasa $1s$ na estado, sa eksperimento nina Stern at Gerlach upang makita ang pag-ikot ng isang electron?

Desisyon:

Sa $s-$ state, ang angular momentum ng electron $(L)$ ay katumbas ng zero, dahil $l=0$:

Ang magnetic moment ng isang atom, na nauugnay sa paggalaw ng isang electron sa orbit, ay proporsyonal sa mekanikal na sandali:

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

kaya ito ay katumbas ng zero. Nangangahulugan ito na ang magnetic field ay hindi dapat makaapekto sa paggalaw ng mga atomo ng hydrogen sa ground state, iyon ay, hatiin ang daloy ng mga particle. Ngunit kapag gumagamit ng mga instrumentong parang multo, ipinakita na ang mga linya ng spectrum ng hydrogen ay nagpapakita ng pagkakaroon ng isang pinong istraktura (doublets) kahit na walang magnetic field. Upang maipaliwanag ang pagkakaroon ng isang magandang istraktura, ang ideya ng isang intrinsic mechanical angular momentum ng isang electron sa espasyo (spin) ay iniharap.

Ang magnetic moment ng isang coil na may kasalukuyang ay isang pisikal na dami, tulad ng anumang iba pang magnetic moment, na nagpapakilala sa mga magnetic na katangian ng isang ibinigay na sistema. Sa aming kaso, ang sistema ay kinakatawan ng isang pabilog na loop na may kasalukuyang. Ang kasalukuyang ito ay lumilikha ng magnetic field na nakikipag-ugnayan sa isang panlabas na magnetic field. Maaari itong maging alinman sa field ng earth, o field ng isang constant o electromagnet.

Larawan— 1 pabilog na pagliko na may kasalukuyang

Ang isang pabilog na coil na may kasalukuyang ay maaaring kinakatawan bilang isang maikling magnet. Bukod dito, ang magnet na ito ay ididirekta patayo sa eroplano ng coil. Ang lokasyon ng mga pole ng naturang magnet ay tinutukoy gamit ang gimlet rule. Ayon sa kung saan ang north plus ay nasa likod ng eroplano ng coil kung ang kasalukuyang nasa loob nito ay gumagalaw nang pakanan.

Larawan— 2 Imaginary bar magnet sa axis ng coil

Ang magnet na ito, iyon ay, ang aming circular coil na may kasalukuyang, tulad ng anumang iba pang magnet, ay maaapektuhan ng isang panlabas na magnetic field. Kung ang patlang na ito ay pare-pareho, pagkatapos ay isang metalikang kuwintas ay babangon na may posibilidad na i-on ang likid. Iikot ng field ang coil upang ang axis nito ay matatagpuan sa kahabaan ng field. Sa kasong ito, ang mga linya ng puwersa ng likid mismo, tulad ng isang maliit na magnet, ay dapat na nag-tutugma sa direksyon sa panlabas na larangan.

Kung ang panlabas na patlang ay hindi pare-pareho, pagkatapos ay idadagdag ang paggalaw ng pagsasalin sa metalikang kuwintas. Ang paggalaw na ito ay lilitaw dahil sa ang katunayan na ang mga lugar ng field na may mas mataas na induction ay maakit ang aming magnet sa anyo ng isang coil higit pa kaysa sa mga lugar na may mas mababang induction. At ang coil ay magsisimulang lumipat patungo sa field na may mas malaking induction.

Ang magnitude ng magnetic moment ng isang circular coil na may kasalukuyang ay maaaring matukoy ng formula.

Formula - 1 Magnetic na sandali ng coil

Kung saan, ako ay kasalukuyang dumadaloy sa likid

S lugar ng coil na may kasalukuyang

n normal sa eroplano kung saan matatagpuan ang coil

Kaya, makikita mula sa formula na ang magnetic moment ng coil ay isang vector quantity. Ibig sabihin, bilang karagdagan sa magnitude ng puwersa, iyon ay, ang module nito, mayroon din itong direksyon. Natanggap ng magnetic moment ang ari-arian na ito dahil sa ang katunayan na kasama nito ang normal na vector sa eroplano ng coil.

Upang pagsamahin ang materyal, maaari kang magsagawa ng isang simpleng eksperimento. Upang gawin ito, kailangan namin ng isang circular coil, na gawa sa tansong kawad, na konektado sa isang baterya. Sa kasong ito, ang mga lead wire ay dapat na sapat na manipis at mas mabuti na baluktot nang magkasama. Bawasan nito ang kanilang epekto sa karanasan.

Larawan—

Ngayon ay isabit natin ang mga lead wire sa isang pare-parehong magnetic field na nilikha, halimbawa, ng mga permanenteng magnet. Ang coil ay de-energized pa rin, at ang eroplano nito ay parallel sa field lines of force. Sa kasong ito, ang axis at pole ng isang haka-haka na magnet ay magiging patayo sa mga linya ng panlabas na field.

Larawan—

Kapag ang kasalukuyang ay inilapat sa likid, ang eroplano nito ay magiging patayo sa mga linya ng puwersa ng permanenteng magnet, at ang axis ay magiging parallel sa kanila. Bukod dito, ang direksyon ng pag-ikot ng coil ay matutukoy ng panuntunan ng gimlet. At mahigpit na nagsasalita, ang direksyon kung saan ang kasalukuyang dumadaloy sa likid.

Kapag inilagay sa isang panlabas na patlang, ang isang sangkap ay maaaring mag-react sa larangang ito at ang sarili ay maging isang mapagkukunan ng isang magnetic field (mag-magnetize). Ang mga naturang sangkap ay tinatawag magneto(ihambing sa pag-uugali ng mga dielectric sa isang electric field). Ayon sa kanilang mga magnetic properties, ang mga magnet ay nahahati sa tatlong pangunahing grupo: diamagnets, paramagnets, at ferromagnets.

Ang iba't ibang mga sangkap ay na-magnetize sa iba't ibang paraan. Ang magnetic properties ng matter ay tinutukoy ng magnetic properties ng mga electron at atoms. Karamihan sa mga sangkap ay mahina ang magnetized - ito ay mga diamagnet at paramagnet. Ang ilang mga sangkap sa ilalim ng normal na mga kondisyon (sa katamtamang temperatura) ay may kakayahang ma-magnetize nang napakalakas - ito ay mga ferromagnets.

Maraming mga atomo ang may net magnetic moment na katumbas ng zero. Ang mga sangkap na binubuo ng naturang mga atom ay diamagetics. Kabilang dito, halimbawa, nitrogen, tubig, tanso, pilak, karaniwang asin NaCl, silicon dioxide Si0 2 . Ang mga sangkap, kung saan ang nagresultang magnetic moment ng atom ay iba sa zero, ay nabibilang sa mga paramagnet. Ang mga halimbawa ng paramagnets ay: oxygen, aluminum, platinum.

Sa kung ano ang sumusunod, ang pagsasalita tungkol sa mga magnetic na katangian, higit sa lahat ay nasa isip natin ang mga diamagnet at paramagnet, at kung minsan ang mga katangian ng isang maliit na grupo ng mga ferromagnets ay espesyal na tatalakayin.

Isaalang-alang muna natin ang pag-uugali ng mga electron ng bagay sa isang magnetic field. Ipagpalagay natin para sa pagiging simple na ang elektron ay umiikot sa atom sa paligid ng nucleus nang may bilis v kasama ang isang orbit ng radius r. Ang nasabing paggalaw, na kung saan ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang orbital angular momentum, ay mahalagang isang pabilog na kasalukuyang, na kung saan ay nailalarawan, ayon sa pagkakabanggit, sa pamamagitan ng isang orbital magnetic moment.

dami r orb. Batay sa panahon ng rebolusyon sa paligid ng circumference T= - meron tayo niyan

isang di-makatwirang punto ng orbit ang electron sa bawat yunit ng oras ay tumatawid -

minsan. Samakatuwid, ang pabilog na kasalukuyang, katumbas ng singil na dumadaan sa punto sa bawat yunit ng oras, ay ibinibigay ng expression

Kaugnay nito, orbital magnetic moment ng isang electron ayon sa formula (22.3) ay katumbas ng

Bilang karagdagan sa orbital angular momentum, ang electron ay mayroon ding sariling angular momentum, na tinatawag na pabalik. Ang spin ay inilalarawan ng mga batas ng quantum physics at isang likas na pag-aari ng isang electron - tulad ng masa at singil (tingnan ang higit pang mga detalye sa seksyon ng quantum physics). Ang intrinsic na angular momentum ay tumutugma sa intrinsic (spin) magnetic moment ng electron r sp.

Ang nuclei ng mga atomo ay mayroon ding magnetic moment, ngunit ang mga sandaling ito ay libu-libong beses na mas maliit kaysa sa mga sandali ng mga electron, at kadalasang napapabayaan ang mga ito. Bilang isang resulta, ang kabuuang magnetic moment ng magnet R t ay katumbas ng vector sum ng orbital at spin magnetic moments ng mga electron ng magnet:

Ang isang panlabas na magnetic field ay kumikilos sa oryentasyon ng mga particle ng matter na may magnetic moments (at microcurrents), bilang isang resulta kung saan ang bagay ay magnetized. Ang katangian ng prosesong ito ay magnetization vector J, katumbas ng ratio ng kabuuang magnetic moment ng mga particle ng magnet sa dami ng magnet AV:

Ang magnetization ay sinusukat sa A/m.

Kung ang isang magnet ay inilagay sa isang panlabas na magnetic field В 0, pagkatapos ay bilang isang resulta

magnetization, isang panloob na larangan ng microcurrents B ay lalabas, upang ang resultang field ay magiging katumbas ng

Isaalang-alang ang isang magnet sa anyo ng isang silindro na may base area S at taas /, inilagay sa isang pare-parehong panlabas na magnetic field na may induction Sa 0. Ang ganitong patlang ay maaaring malikha, halimbawa, gamit ang isang solenoid. Ang oryentasyon ng microcurrents sa panlabas na field ay nagiging ordered. Sa kasong ito, ang larangan ng microcurrents ng diamagnets ay nakadirekta sa tapat ng panlabas na field, at ang larangan ng microcurrents ng paramagnets ay tumutugma sa direksyon sa panlabas na field.

Sa anumang seksyon ng silindro, ang kaayusan ng microcurrents ay humahantong sa sumusunod na epekto (Larawan 23.1). Ang mga ordered microcurrents sa loob ng magnet ay binabayaran ng mga kalapit na microcurrents, at ang mga uncompensated na microcurrent sa ibabaw ay dumadaloy sa gilid ng ibabaw.

Ang direksyon ng mga uncompensated microcurrents na ito ay parallel (o anti-parallel) sa kasalukuyang dumadaloy sa solenoid na lumilikha ng isang panlabas na zero. Sa pangkalahatan, sila kanin. 23.1 ibigay ang kabuuang panloob na kasalukuyang Ito kasalukuyang ibabaw lumilikha ng panloob na microcurrent field B v Bukod dito, ang koneksyon sa pagitan ng kasalukuyang at ng patlang ay maaaring inilarawan ng formula (22.21) para sa zero ng solenoid:

Dito, ang magnetic permeability ay kinuha katumbas ng pagkakaisa, dahil ang papel ng daluyan ay isinasaalang-alang sa pamamagitan ng pagpapakilala ng kasalukuyang ibabaw; ang density ng winding turns ng solenoid ay tumutugma sa isa para sa buong haba ng solenoid /: n = isa //. Sa kasong ito, ang magnetic moment ng surface current ay tinutukoy ng magnetization ng buong magnet:

Mula sa huling dalawang formula, na isinasaalang-alang ang kahulugan ng magnetization (23.4), ito ay sumusunod

o sa anyo ng vector

Pagkatapos mula sa formula (23.5) mayroon kami

Ang karanasan sa pag-aaral ng pag-asa ng magnetization sa lakas ng panlabas na larangan ay nagpapakita na ang larangan ay karaniwang maituturing na mahina, at sa pagpapalawak sa isang serye ng Taylor, sapat na upang ikulong ang ating sarili sa isang linear na termino:

kung saan ang walang sukat na koepisyent ng proporsyonalidad x - magnetic suceptibility mga sangkap. Sa pag-iisip na ito, mayroon tayo

Ang paghahambing ng huling formula para sa magnetic induction sa kilalang formula (22.1), nakuha namin ang kaugnayan sa pagitan ng magnetic permeability at magnetic susceptibility:

Pansinin namin na ang mga halaga ng magnetic susceptibility para sa diamagnets at paramagnets ay maliit at karaniwang modulo 10 "-10 4 (para sa diamagnets) at 10 -8 - 10 3 (para sa paramagnets). Sa kasong ito, para sa diamagnets. X x > 0 at p > 1.