Реферат: Магнитные свойства атомов
Все вещества (твердые, жидкие, газ, плазма) взаимодействуют с внешним электромагнитным полем. Это значит, изолированные атомы обладают магнитными свойствами. Этот раздел и посвящен изучению магнитных свойств.
§1.Орбитальный магнитный момент электрона
Наличие у атома этих свойств следует из представлений теории Бора.
Электрон, вращающийся по орбите ядра атома, эквивалентен контуру с током. Такой контур с током должен обладать магнитным моментом и, следовательно, должен вести себя в магнитном поле как подобно магнитному диполю. Определим орбитальный момент электрона: магнитный момент контура с током I равен
μ = I·S / C. (1)
I = e· V = e / T (2)
где С = 3 · 108 см/с, I – сила тока (в электростатических единицах), S – площадь контура. S = π · r2 .
μl = l / (C) · νπr2 = l / (2mC) · mr2 ω, (3)
где ω = 2·π·ν, μl – орбитальный магнитный момент электрона. Орбитальный момент количества движения
|
l | = m · ν · 
= m · r2 · ω(4)
где V = ω · r. Электрон, движущийся по орбите, эквивалентен контакту с током, сила которого I = eν = e / T (1). Подставляем (4) в (3), получаем
l = e / (2mC) · l (5).
Теперь в чисто классические рассуждения внесем квантовую поправку, учтем, что согласно квантовой механике орбитальный момент количества движения электрона l равен:
|l | = h / 2 π
= 
(6).
Тогда
l = e · h / 4π(7) ,
где l = 0, 1, 2, 3,…, n-1. Обозначим eh / (4πmC) = μ0 и l(l+1) = l* , получим
l = μ0 · l* (8) ,
где μ0 – магнетон Бора, служит единицей измерения атомных и молекулярных магнитных моментов и численно равен
μ0 = eh / (4πC) = 9,23 · 10-21 (9).
Так как заряд электрона отрицателен, то орбитальный магнитный момент электрона направлен в сторону, противоположную направлению вектора его орбитального момента количества движения l .
Если атом находится во внешнем магнитном поле, то т.к. электрон обладает орбитальным магнитным моментом, векторы магнитного момента l и момента количества движения l займут по отношению к магнитному полю H определенное положение в пространстве.
Согласно квантовой механике проекции вектора l на какое-либо заданное направление, в том числе и направление магнитного поля, могут быть только равными
PlH = Pl cos (l 
) = h / (2π) · l * · Cos (l ) = h / (2π) · ml (10) ,
где ml = 
,…, 
, т.е. принимает 2l + 1 значений. Согласно (10) возможно углы между l и определяют равенством
Cosα = Cos (l ) = ml / l = ml / l(l+1) (11).
Возможные ориентации вектора l (Pl = р / (2π)·
) в магнитном поле.
При данном орбитальном квантовом числе 1 магнитное орбитальное квантовое число ml может принять любое из 2l + 1 значений и, следовательно, для данного l может существовать 21+1 проекций вектор l на направление магнитного поля. Для случая 1=2 показано на рисунке 1.
Возможные проекции орбитального момента μl H на направлении поля : 
μlH = μl Cos (l ) = μ0 l * (ml / l * ) = μ0 ml = eh / (4πmC) ml (12)
кратны магнетону Бора.
--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--