Большая Советская Энциклопедия (цитаты)

Магнитный момент

момент (далее М), основная величина, характеризующая свойства вещества. Источником магнетизма, согласно классической теории электромагнитных явлений, являются электрические макро- и микротоки. Элементарным источником магнетизма считают замкнутый ток. Из опыта и классической теории электромагнитного поля следует, что действия замкнутого тока (контура с током) определены, если известно произведение (М) силы тока i на площадь контура s (М = i s/c  в СГС системе единиц, с - скорость света). Вектор М и есть, по определению, М Его можно записать и в иной форме: М = m l, где m - эквивалентный магнитный заряд контура, а l - расстояние между "зарядами" противоположных знаков (+ и -).

  М обладают элементарные частицы, ядра, электронные оболочки и молекул. М элементарных частиц (электронов, протонов, нейтронов и других), как показала квантовая механика, обусловлен существованием у них собственного механическогоМа - спина. М ядер складываются из собственных (спиновых) М образующих эти ядра протонов и нейтронов, а также М, связанных с их орбитальным движением внутри ядра. М электронных оболочек и молекул складываются из спиновых и орбитальных М электронов. Спиновый М электрона mсп может иметь две равные и противоположно направленные проекции на направление внешнего поля Н. Абсолютная величина проекции



где mв= (9,274096 ±0,000065)·10-21эрг/гс - Бора магнетон, , где h - Планка постоянная, е и me - заряд и масса электрона, с  - скорость света; - проекция спинового механическогоМа на направление поля . Абсолютная величина спинового М



где s = 1/2 - спиновое квантовое число. Отношение спинового М к механическомуМу (спину)

,

так как спин

.

  Исследования спектров показали, что mНсп фактически равно не mв, а mв (1 + 0,0116). Это обусловлено действием на электрон так называемых нулевых колебаний электромагнитного поля (см. Квантовая электродинамика, Радиационные поправки).

  Орбитальный М электрона mорб связан с механическим орбитальнымМом орб соотношением gopб = |mорб| / |

где gJ - отношение электронной оболочки, J - полное угловое квантовое число.

  М протона, спин которого равен



должен был бы по аналогии с электроном равняться

,

где Mp - масса протона, которая в 1836,5 раз больше me, mяд - ядерный магнетон, равный 1/1836,5mв. У нейтрона же М должен был бы отсутствовать, поскольку он лишен заряда. Однако опыт показал, что М протона mp = 2,7927mяд, а нейтрона mn = -1,91315mяд. Это обусловлено наличием мезонных полей около нуклонов, определяющих их специфические ядерные взаимодействия (см. Ядерные силы, Мезоны) и влияющих на их электромагнитные свойства. Суммарные М сложных ядер не являются кратными mяд или mp и mn. Таким образом, М ядра  равен -1,29 mяд. Причиной этой неаддитивности является влияние ядерных сил, действующих между образующими ядро нуклонами. М в целом равен векторной сумме М электронной оболочки и ядра.

  Для характеристики состояния макроскопических тел вычисляется среднее значение результирующего М всех образующих тело микрочастиц. Отнесенный к единице объема тела М называется намагниченностью. Для макротел, особенно в случае тел с упорядочением (ферро-, ферри- и антиферромагнетики), вводят понятие средних М как среднего значения М, приходящегося на один (ион) - носитель М в теле. В веществах с порядком эти средние М получаются как частное от деления самопроизвольной намагниченности ферромагнитных тел или подрешеток в ферри- и антиферромагнетиках (при абсолютном нуле температуры) на число - носителей М в единице объема. Обычно эти средние М отличаются от М изолированных их значения в магнетонах Бора mв оказываются дробными (например, в переходных d-металлах , Со и соответственно 2,218 mв, 1,715 mв и 0,604 mв) Это различие обусловлено изменением движения d-электронов (носителей М) в по сравнению с движением в изолированных В случае редкоземельных металлов ( а также неметаллических ферро- или ферримагнитных соединений (например, ферриты) недостроенные d- или f-слои электронной оболочки (основные носители М) соседних ионов в перекрываются слабо, поэтому заметной коллективизации этих слоев (как в d-металлах) нет и М таких тел изменяются мало по сравнению с изолированными Непосредственное опытное определение М на в стало возможным в результате применения методов нейтронографии, радиоспектроскопии (ЯМР, ЭПР, ФМР и т.п.) и Мессбауэра эффекта. Для парамагнетиков также можно ввести понятие среднего М, который определяется через найденную на опыте постоянную входящую в выражение для Кюри закона или Кюри - Вейса закона (см. Парамагнетизм).

  Лит.: Тамм И. Е., Основы теории электричества, 8 изд., М., 1966; Ландау Л. Д. и Лифшиц Е. М., Электродинамика сплошных сред, М., 1959; Дорфман Я. Г., свойства и строение вещества, М., 1955; Вонсовский С. В., Магнетизм микрочастиц, М., 1973.

  С. В. Вонсовский.


Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска


Новости 25.06.2024 11:09:12