Орбиталната М. на електронния орб е свързана с механичния орбитален момент на кълбото по отношение на съотношението. гopb = | / | сфера |. \\ t = | д|/2mд в, т.е., магнитомеханичното съотношение на gopb е два пъти по-малко от гjV. Квантовата механика позволява само дискретна серия от възможни проекции на морби по посоката на външното поле (т. Нар. Пространствено квантуване): mНорб = mlmv , където ml е магнитно квантово число, което приема 2 л+ 1 стойности (0, ± 1, ± 2, ..., ± лкъдето лорбитално квантово число). В многоелектронни атоми орбиталните и спиновите магнитни импулси се определят от квантовите числа. L и S общите моменти на орбита и спин. Добавянето на тези моменти се извършва съгласно правилата за пространствено квантуване. Поради неравенството на магнитомеханичните отношения за спина на електрона и неговото орбитално движение ( гsp ¹ гopb) получената магнитна матрица на обвивката на атома няма да бъде паралелна или антипаралелна на получения механичен момент JЗатова често се разглежда като компонент на пълната M. m. По посоката на вектора Jравно на
където гJ е магнитомеханичното съотношение на електронната обвивка, J- общ ъглов квант.
М. м. На протон, чието въртене е равно
трябваше да бъде като електрон
където Точка на топене - маса на протоните, която е 1836,5 пъти по-голяма mе, mj е ядрен магнитон, равен на 1 / 1836.5 mv. Neutron M. е трябвало да отсъства, защото е лишено от такса. Опитът обаче показва, че М. на протона е mp = 2.7927m, а неутрона е mn = -1.91315m. Това се дължи на наличието на мезонни полета около нуклоните, които определят техните специфични ядрени взаимодействия (вж. Ядрени сили, Мезони) и засягат техните електромагнитни свойства. Общо М. м. Сложните атомни ядра не са кратни на m или mp и mn. Така, М. на ядрото на калий е равно на -1,29 m. Причината за тази неаддитивност е влиянието на ядрените сили, действащи между нуклоните, формиращи ядрото. М. на атом като цяло е равен на векторната сума от М. на М. на електронна обвивка и атомно ядро.
За характеризиране на магнитното състояние на макроскопичните тела се изчислява средната стойност на получената М. От всички частици, образуващи тялото. Отнесено към единица обем на тяло от М. на m се нарича намагнитване. За макро тела, особено в случая с тела с атомно магнитно подреждане (феро-, фери- и антиферомагнетици), понятието за средна атомна ММ се въвежда като средна стойност на M.m., приписвана на един атом (йон) - носител на M.m. в тялото. При вещества с магнитна последователност тези средни атомни магнитни полета се получават като част от разделянето на спонтанното намагнитване на феромагнитни тела или магнитни подрешетки в фери и антиферомагнети (при абсолютна нулева температура) с броя на атомите - носителите на магнитното m в единица обем. Обикновено тези средни атомни части от М. се различават от М. на М. на изолираните атоми; техните стойности в борни магнитони mv са дробни (например при преходните d-метали Fe, Co и Ni, съответно, 2.218 mb, 1.715 mb и 0.604 mb) Тази разлика се дължи на промяната в движението на d-електроните (M. m носители) в кристала в сравнение с с движение в изолирани атоми. В случая на редкоземни метали (лантаниди), както и на неметални феро или феримагнитни съединения (например ферити), незавършените d или f слоеве на електронната обвивка (основните атомни носители на М. m.) От съседните йони в кристала са слабо припокрити, следователно забележима колективизация на тези няма слоеве (както в d-метали) и М. на м. такива тела се променят малко в сравнение с изолираните атоми. Прякото експериментално определяне на M. m. Върху атоми в кристал стана възможно благодарение на прилагането на методите на магнитна неутронна дифракция, радиоспектроскопия (NMR, EPR, FMR и др.) И на Mössbauer ефект. За парамагнетиците също е възможно да се въведе понятието за средна атомна молекулна маса, която се определя чрез експериментално установената константа на Кюри, която е включена в израза за закона Кюри или Закона Кюри - Вайс (виж Парамагнетизъм).
Лит. Тамм И. Й., Основи на теорията на електричеството, 8-ми изд., М., 1966; Landau, LD, и Lifshitz, EM, Електродинамика на непрекъснати медии, М., 1959; Дорфман Я. Г., Магнитни свойства и структура на материята, М., 1955; Вонсовски С.В., Магнетизъм на микрочастици, М., 1973.
С. В. Вонсовски.
МАГНИТЕН МОМЕНТ - nat. величина, характеризираща магнит. свойства на системата такса. частици) и определя заедно с други многополюсни моменти (диполен електрически момент, квадруполен момент и т.н. Multipoli) взаимодействие на системата с външното. el - magn. полета и други подобни системи.
Според възгледите на класиката. И магнезий. полето се създава чрез преместване на избори. , Въпреки че е модерна. теорията не отхвърля (и дори предсказва) съществуването на частици с магнит. такса ( магнитни монополи)Такива частици все още не са наблюдавани експериментално и липсват в обикновената материя. Ето защо елементарната характеристика на магн. Свойства е точно М. м. Системата, която има M. m. (аксиален вектор), на големи разстояния от системата създава магн. поле
(- радиус-вектор на точката на наблюдение). Подобен изглед е електрически. диполно поле, състоящо се от две тясно разположени електро. обвинения с обратен знак. Въпреки това, за разлика от електрически. диполен момент. M. m. Не се създава от система от точки "магнитни заряди", а елек. токове, протичащи в системата. Ако е затворен електрически. текущи потоци в ограничен обем V, тогава създаденото от него M. m е дефинирано f-loy
В най-простия случай на затворен кръгов ток азтечаща по плоска намотка на площ s ,, и векторът на М. м. е насочен по дясната нормална към намотката.
Ако токът се създава от неподвижното движение на точков електрод. заряди с маси, имащи скорости, тогава полученият m. m, както следва от f-кристалите (1), има формата
където се подразбира микроскопично осредняване. стойности във времето. Тъй като векторният продукт, стоящ от дясната страна, е пропорционален на вектора на момента на количеството на частицата 
(Предполага се, че скоростта), а след това приноса на дивизията. частици в М. от m. и по време на движенията на кол-ва са пропорционални:
Коефициент на пропорционалност д / 2т обади. ; Тази стойност характеризира универсалната връзка между магнита. и механик свойства на зареждане. частици в класиката. електродинамика. Въпреки това, движението на елементарни носители на заряда в материята (електроните) се подчинява на законите
Магнитен момент основното количество, характеризиращо магнитните свойства на веществото. Източникът на магнетизъм според класическата теория на електромагнитните явления е електрически макро- и микротокове. Елементарен източник на магнетизъм се счита за затворен ток. От опита и класическата теория на електромагнитното поле следва, че магнитните действия на затворен ток (верига с ток) се определят, ако продуктът е известен ( М) сила на тока аз върху областта на контура σ ( М = азσ / c в системата от GHS единици (Виж GHS система от единици), с -
скорост на светлината). вектор М и има, по дефиниция, М. м. Тя може да бъде написана в друга форма: М = m lкъдето м -еквивалент на Магнитно зареждане контур л- разстоянието между "зарядите" с противоположни знаци (+ и. \\ t -
). М. м. Притежават елементарни частици, атомни ядра, електронни обвивки на атоми и молекули. М. m на елементарни частици (електрони, протони, неутрони и др.), Както е показано от квантовата механика, се дължи на съществуването на техния собствен механичен момент - въртене а. Магнитните ядра на ядрата са съставени от вътрешни (спин) магнитни молекули на протони и неутрони, образуващи тези ядра, както и магнитни минерали, свързани с тяхното орбитално движение вътре в ядрото. М. м. От електронните обвивки на атомите и молекулите се състои от спин и орбитална M. m. Магнитният момент на спина на електронния m sp може да има две равни и противоположно насочени проекции върху посоката на външното магнитно поле. Н. Абсолютна проекция където μ in = (9.274096 ± 0,000065) · 10 -21 erg / gf -Бора магнетон , ч -
Постоянна лента д и m д е заряда и маса на електрона, с - скоростта на светлината; S h -проекция на механичния момент на въртене върху посоката на полето Н, Абсолютната стойност на спина M. m. където ите = 1/2 е спин квантовото число (вж Квантовите числа). Съотношението на центрофугата M. m. Към механичния момент (обратно) след завъртане Изследванията на атомните спектри показват, че m H cn в действителност не е равен на m, а m в (1 + 0,0116). Това се дължи на ефекта върху електрона на така наречените нулеви колебания на електромагнитното поле (вж Квантова електродинамика , Корекции на радиация).
Орбиталната молекулна маса на електрона m orb е свързана с механичния орбитален момент на сферата по отношение на съотношението г opb = | m orb | / | сфера |. \\ t = | д|/2m д втова е Магнитомеханично отношение г opb два пъти по-малко от г JV. Квантовата механика позволява само дискретна серия от възможни проекции на m orb по посоката на външното поле (т.нар. Пространствено квантуване): m N orb = m l m in ,
където m l -
приемане на магнитно квантово число 2 л+ 1 стойности (0, ± 1, ± 2, ..., ± лкъдето л-
орбитално квантово число). В многоелектронни атоми орбиталните и спиновите магнитни импулси се определят от квантовите числа. L и S общите моменти на орбита и спин. Добавянето на тези моменти се извършва съгласно правилата за пространствено квантуване. Поради неравенството на магнитомеханичните отношения за спина на електрона и неговото орбитално движение ( г sp ¹ г opb) получената магнитна матрица на обвивката на атома няма да бъде паралелна или антипаралелна на получения механичен момент J.
Затова често разглеждаме компонента на пълната M. m. По посоката на вектора Jравно на където г J е магнитомеханичното съотношение на електронната обвивка, J- общ ъглов квант. М. м. На протон, чието въртене е равно където M p - маса на протоните, която е 1836,5 пъти по-голяма m e, m отрова - ядрен магнетон, равен на 1 / 1836,5m. Neutron M. е трябвало да отсъства, защото е лишено от такса. Опитът обаче показва, че M. на М. на протона е m p = 2.7927m отрова, а неутроните m n = -1.91315m е отрова. Това се дължи на наличието на мезонни полета около нуклоните, които определят техните специфични ядрени взаимодействия (вж Ядрени сили , мезони) и засягащи техните електромагнитни свойства. Общо M. m. Сложните атомни ядра не са кратни на m отрова или m p и m n. Така, M. m. Ядра от калий За характеризиране на магнитното състояние на макроскопичните тела се изчислява средната стойност на получената М. От всички частици, образуващи тялото. Отнесено към единица обем на тяло от М. на m се нарича намагнитване. За макро тела, особено в случая с тела с атомно магнитно подреждане (феро-, фери- и антиферомагнетици), понятието за средна атомна ММ се въвежда като средна стойност на M.m., приписвана на един атом (йон) - носител на M.m. в тялото. При вещества с магнитна последователност тези средни атомни магнитни полета се получават като част от разделянето на спонтанното намагнитване на феромагнитни тела или магнитни подрешетки в фери и антиферомагнети (при абсолютна нулева температура) с броя на атомите - носителите на магнитното m в единица обем. Обикновено тези средни атомни части от М. се различават от М. на М. на изолираните атоми; стойностите им в богните магнитони m в изглеждат дробни (например при преходните d-метали Fe, Co и Ni, съответно 2.218 m, 1.715 m и 0.604 m в) Тази разлика се дължи на промяната в движението на d-електроните (M. m носители) в кристал в сравнение с движението в изолирани атоми. В случая на редкоземни метали (лантаниди), както и на неметални феро или феримагнитни съединения (например ферити), незавършените d или f слоеве на електронната обвивка (основните атомни носители на М. m.) От съседните йони в кристала са слабо припокрити, следователно забележима колективизация на тези няма слоеве (както в d-метали) и М. на м. такива тела се променят малко в сравнение с изолираните атоми. Прякото експериментално определяне на M. m. Върху атоми в кристал стана възможно благодарение на прилагането на методите на магнитна неутронна дифракция, радиоспектроскопия (NMR, EPR, FMR и др.) И на Mössbauer ефект. За парамагнитни материали също е възможно да се въведе понятието за средна атомна М. на m., Което се определя чрез експериментално установената константа на Кюри, която е включена в израза за
Известно е, че магнитното поле има ориентиращо въздействие върху рамката с ток, а рамката се върти около своята ос. Това се случва, защото в магнитното поле моментът на силите действа върху рамката, равен на:
M = I S | B → | sin α.
Тук B → е векторът на магнитната индукция, I е токът в рамката, S е неговата площ, а α е ъгълът между силовите линии и перпендикуляра на равнината на рамката. Този израз включва продукта I S, който се нарича магнитния диполен момент или просто магнитния момент на рамката.Оказва се, че величината на магнитния момент напълно характеризира взаимодействието на рамката с магнитното поле. Две рамки, единият от които има висок ток и малка площ, а другият има голяма площ и малък ток, ще се държат в магнитно поле еднакво, ако магнитните им моменти са равни. Ако рамката е малка, тогава нейното взаимодействие с магнитното поле не зависи от неговата форма.
Удобно е магнитният момент да се разглежда като вектор, който се намира на линия, перпендикулярна на равнината на рамката. Посоката на вектора (нагоре или надолу по тази линия) се определя от „правилото на кинжала“: булото трябва да се позиционира перпендикулярно на равнината на рамката и да се върти по посока на текущия кадър - посоката на движение на магнитния момент.
Следователно, магнитният момент е векторът S S, перпендикулярно на равнината на рамката.
Сега нека визуализираме поведението на рамката в магнитно поле. Тя ще се стреми да се обърне така. така, че магнитният му момент е насочен по индукционния вектор на магнитното поле В →
Магнитният момент е важна концепция във физиката. Съставът на атомите включва ядра, около които се въртят електроните. Всеки електрон, движещ се около ядрото като заредена частица, създава ток, образувайки вид микроскопична рамка с ток. Нека изчислим магнитния момент на един електрон, движещ се в кръгова орбита с радиус r.
Електрическият ток, т.е. зарядът, който се пренася от електрона в орбита за 1 s, е равен на електронния заряд e, умножен по броя на оборотите v / 2πr, които той изпълнява:
Следователно, величината на магнитния момент на електрона е равна на:
μ = I S = ev / (2πr) (πr 2) = evr / 2.
μ може да се изрази чрез ъгловия момент на електрона L = m v r. Тогава величината на електронния магнитен момент, свързан с орбитата му, или, както се казва, величината на орбиталния магнитен момент, е равна на:
Атомът е обект, който не може да бъде описан с помощта на класическата физика: за такива малки обекти се прилагат напълно различни закони - законите на квантовата механика. Въпреки това, резултатът, получен за орбиталния магнитен момент на електрона, се оказва същият, както в квантовата механика. Ситуацията е различна с магнитния момент на електрона, спина, който е свързан с въртенето му около оста си. За спиновете на електрони квантовата механика дава величината на магнитния момент, 2 пъти по-голям от класическата физика:
и това разграничение между орбитални и спинови магнитни моменти не може да се обясни от класическата гледна точка. Общият магнитен момент на атома се състои от орбитални и спинови магнитни моменти на всички електрони, и тъй като те се различават с коефициент 2, факторът g се появява в израза за магнитния момент на атома (1). По този начин един атом, подобно на нормална текуща рамка, има магнитен момент и в много отношения поведението им е подобно. По-специално, както в случая на класическата рамка, поведението на един атом в магнитно поле е изцяло определено от величината на неговия магнитен момент. В тази връзка понятието за магнитен момент е много важно при обяснението на различни физични явления, които възникват с веществото в магнитно поле.