Магнитный диполь электрона

Как и всякая магнитная стрелка, электрон и ядра взаимодействуют с магнитным полем Но специфика микромира такова, что ориентация этих элементарных магнитных диполей в магнитном поле не может быть произвольной. Например, магнитные диполи электрона, протона и многих других ядер могут быть направлены только либо по, либо против поля. У некоторых ядер, правда, возможных ориентаций может быть больше, но их всегда конечное число. Для простоты мы будем рассматривать слз чай двух возможных ориентаций. [c.90]

И, наконец, существенно, что влияние обычного теплового движения на ориентацию магнитных диполей электрона или ядер, точно так же, как и обратное влияние этой ориентации на тепловое движение часто бывает очень невелико. Тогда их можно рассматривать как не зависящие друг от друга. Таким путем мы и приходим к объекту, который называют спиновой системой. Она состоит из элементарных магнитных диполей, расположенных в фиксированных точках пространства. Спиновыми такие системы называют потому, что существование магнитного диполя у электронов или ядер тесно связано с существованием у них собственного механического момента импульса, который называют спином. [c.90]

Выделение спиновых систем в качестве обособленных макроскопических объектов оказьшается возможным в силу следующих обстоятельств. В основе всего лежит тот факт, что электрон и многие атомные ядра, помимо того, что они являются носителями элементарных электрических зарядов, являются еще и элементарными магнитными диполями. Это значит, что их можно представлять в виде магнитных стрелок невообразимо малых размеров. [c.89]

Научная проблема в познании электрических кристаллов сводится к установлению природы их самопроизвольной (спонтанной) электрической поляризации. Здесь положение даже сложнее, чем в магнетизме, где спонтанная намагниченность объясняется элементарными магнитными моментами электронов. Элементарных электрических диполей в природе, как известно, нет, а самопроизвольная электрическая поляризация кристаллов — не редкость. [c.5]

Представление о постоянном магните стало вполне привычным. В частности, постоянными магнитами могут быть кристаллы железа, никеля, кобальта и др. Такой магнетизм (ферромагнетизм) обусловлен упорядоченным расположением магнитных моментов электронов, которые и образуют намагниченное состояние кристалла, его спонтанную (самопроизвольную) намагниченность. Слово спонтанный подчеркивает здесь то обстоятельство, что кристалл может быть намагничен в отсутствие внешнего магнитного по-чя, без него. Элементарных электрических моментов (диполей) частицы, образующие диэлектрик (электроны, протоны, нейтроны) как известно, не имеют, и поэтому на основе аналогий нельзя ожидать, что в природе найдутся вещества обладающие спонтанной электрической поляризацией. Однако такие вещества в природе существуют, хотя они менее известны и менее изучены, чем ферромагнетики. [c.30]

С физической точки зрения это разложение весьма удобно в случае локализованных волновых функций. Такими функциями описываются валентные электроны молекул жидкостей и газов, групп молекул в твердых телах и локализованных парамагнитных ионов. Матрицу плотности можно разложить в комбинированный ряд по степеням Е, Н и УЕ. Средние значения электрического дипольного момента, магнитного дипольного момента и электрического квадрупольного момента можно представить в виде суммы фурье-компонент, каждой из которых соответствует комбинированный ряд по степеням амплитуд электрического и магнитного поля и их градиентов. Эта процедура не представляет принципиальных трудностей, но довольно громоздка. Члены, связанные с магнитным дипольным и электрическим квадрупольным моментами, описывают генерацию второй гармоники в кристаллах с центром инверсии экспериментально этот эффект наблюдался в кальците. Полный перечень всех квадратичных членов для электрического диполя, магнитного диполя и электрического квадруполя недавно был дан Адлером [13]. [c.79]

Казалось бы, наиболее естественно предположить, что взаимодействие между отдельными магнитными моментами связано с их магнитными полями и осуществляется либо непосредственно за счет магнитного диполь-дипольного взаимодействия, либо более косвенным образом, посредством спин-орбитальной связи. Однако чаще всего основными оказываются отнюдь не эти взаимодействия. Наиважнейшим источником магнитного взаимодействия является обычное электростатическое электрон-электронное взаимодействие. И действительно, во многих теориях магнетизма в первом приближении совершенно не учитывается ни диполь-дипольное, ни спин-орбитальное взаимодействие, а рассматривается только кулоновское взаимодействие. [c.287]

В соответствии с поведением в магнитном поле различают несколько классов веществ. Вещества с отрицательной магнитной восприимчивостью (т. е. коэффициентом пропорциональности между намагниченностью образца и напряженностью внешнего магнитного поля) называют диамагнетиками. Отвечающее этому знаку восприимчивости выталкивание вещества из магнитного поля обусловлено экранирующим влиянием замкнутых внутренних электронных оболочек. Если вещество содержит постоянные магнитные диполи, его называют парамагнетиком, этим свойством обладают, например, вещества, атомы или молекулы которых имеют неспаренные электроны (свободные атомы натрия, окись азота, жидкий кислород, свободные радикалы, атомы или ионы с частично заполненными внутренними электронными оболочками, как, например, у переходных металлов). Магнитная восприимчивость парамагнетиков положительна, что обусловлено [c.80]

Отметим, что этот переход является магнитно-дипольным, так как правила отбора запрещают электронно-диполь-ный переход. Это обусловливает большое время жизни возбужденного состояния (оно определяется дезактивацией за счет соударений). Время жизни возбужденного состояния определяется реакцией / [c.103]

Выражение для магнитного взаимодействия ядерного момента с электронным спином = (г )е I ( 1 1 г )е) получается умножением (VI.31) на электронную плотность д == г ) фе и интегрированием по координатам электрона. Для г ф О как видно из (VI.31), представляет собой регулярную функцию, первый член которой равен 2р[3 (8 г) ( Ц1 г)/г —8 и1/г ] обычное- диполь-дипольное взаимодействие), а второй член, согласно уравнению Лапласа, равен нулю. При г О первый член в (VI.31) ведет себя при вращении системы координат как сферическая гармоника второго порядка. Отсюда, если ре разложить в ряд по сферическим гармоникам не равный нулю вклад в (г )е г )е) [c.167]

Вообще говоря, динамическая поляризация, возникающая благодаря диполь-дипольному взаимодействию между электронным и ядерным спинами, могла бы быть получена, если было бы возможно создать ультразвуковые колебания достаточно большой интенсивности в микроволновом диапазоне. Этот эффект отличается от описанного в 8, где одновременное переворачивание двух ядерных спинов происходило под действием сильного магнитного радиочастотного поля, вызывающего запрещенный переход. Поэтому для постоянной амплитуды радиочастотного поля, т. е. для постоянного значения запасенной энергии, вероятность перехода при увеличении резонансной частоты уменьшается, как В ультразвуковом эксперименте, при постоянном значении запасенной энергии РД0 — амплитуда колебаний, относительное смещение [c.391]

Дальше нужно сказать, что в большинстве соединений молекулы содержат четное число электронов и их магнитные диполи всегда ориентированы взаимно антипараллельно. В этом случае они как бы привязаны друг к другу и никак не реагируют на внешнее магнитное поле. Но существуют и такие соединения — их называют парамагнитными,—ъ атомах или молекулах которых число электронов нечетно, так что один электронный диполь остается нескомпенсированным. В магнитном поле у таких атомов или молекул, помимо возможности двигаться, колебаться или вращаться, возникает еще одна возможность изменять свое состояние иметь свой магнитный диполь направленным либо по, либо против поля. В первом слзгчае их потенциальная энергия будет чуть меньще, а во втором —чуть больще, и мы обозначим разницу между ними через А. [c.90]

Высокая степень точности измерения изменения энергии методом резонансного поглощения -у-лучей без отдачи позволяет использовать этот метод для обнаружения и изучения весьма тонких эффектов, апример для определения магнитных диполь-ных и электрических квадрупольных моментов возбужденных состояний ядер, для исследования влияния электронных оболочек на энергию ядерных уровней. В 1960 г. Паунд и Ребка использовали резонансное поглощение у-лучей без отдачи в Fe для измерения в лабораторных условиях гравитационного смещения частоты фотонов, предсказываемого в общей теории относительности Эйнштейна. Эффект удалось обнаружить при удалении источника от поглотителя (по высоте) всего на 21 м. [c.179]

Новая стадия в исследованиях по магнетизму наступила лишь после того, как было получено достаточное количество данных при низких температурах. В этой связи мы прежде всего отметим предположение Беккереля [2]пБрю-нетти [3], заключающееся в том, что отклонения от свойств свободных магнитных диполей связаны с воздействием на магнитный ион неоднородных электрических полей окружающих ионов. В общем виде эта идея была развита Бете [4], который пришел к выводу, что указанные ноля могут частично или полностью снимать вырождение энергетических уровней свободных магнитных ионов. Крамере [5] показал, что в случае иопов с нечетным числом электронов в незаполненной оболочке, обусловливающей магнитные свойства, неоднородные электрические ноля не могут полностью снимать вырождения. Уровни в этом случае должны быть по крайней мере дублетами (вырождение Крамерса). Такое вырождение может быть снято только шаг- [c.382]

В электронных парамагнетиках С.-с. в. между парамагн. центрами в значит, степени определяет форму и ширину линий ЭПР. В этом случае принято понимать термин С.-с. в. более широко кроме магнитной (диполь-дипольной) энергии к нему относят и обменное взаимодействие, к-рое также зависит от взаимной ориентации спинов н формально рассматривается как псевдодипольное . [c.646]

Чрезвычайно высокое энергетическое разрешение, наблюдаемое в опытах по эффекту Мёссбауэра Г/ о = —10 (Г— естественная ширина ядерного уровня, и —энергия ядерного у-перехода), позволяет не только измерять очень малые изменения энергии эв), но и наблюдать сверхтонкую структуру ядерных уровней, обусловленную магнитным диполь-ным и электрическим квадрупольным электронно-ядер-ными взаимодействиями. [c.874]

В гл. IV было показано, что между ядерными спинами могут сущест-вовать так называемые косвенные спин-спиновые взаимодействия, отличные от обычных магнитных диполь-дипольных взаимодействий с коротким радиусом действия в неметаллических телах. Влияние косвенного спин-спинового взаимодействия проявляется, в частности, при исследованиях резонанса с высоким разрешением в жидкостях, где диполь-дипольные взатодействия в первом приближении усредняются молекулярным броуновским движением, тогда как скалярная часть косвенных взаимодействий остается неизменной. Однако даже в твердых телах, где диполь-дипольные взаимодействия сказываются в полной мере, косвенные взаимо действия могут быть сравнимыми, а для тяжелых атомов много большими, чем диполь-дипольные. Как уже отмечалось выше, косвенные спин-спи-новые взаимодействия можно записать в виде суммы тензорных взаимодействий с равным нулю шпуром [которые обычно (но необязательно) имеют ту же форму, что и диполь-дипольные взаимодействия (отсюда и название псевдодипольные взаимодействия)] и скалярных частей. При некоторых условиях (преимущественный 5-характер электронной волновой, функции вблизи ядра) скалярная часть оказывается более существенной,. [c.402]

Успехи теории Френкеля — Гейзенберга, позволившие объяснить ферромагнетизм металлов мощными электрическими силами квантовой природы, вначале отвлекли внимание исследователей от расчета магнитных сил в решетке. Действительно, казалось, нет никакого практического смысла в расчете магнитного взаимодействия в решетке, если оно заведомо во много раз меньше, чем энергия обменного взаимодействия. Порядок величины магнитной энергии в ферромагнитной решетке мы можем оценить, вычисляя энергию взаимодействия двух магнитных диполей [каждый из которых равен спиновому магнитному моменту электрона 10" СОЗМ)], находящихся на рас- [c.27]

Излучающий атом можно представить в виде затухающего осциллятора, излучение которого поляризовано (см. 1.5). Поместим этот осциллирующий диполь, состоящий из положительно заряженного ядра и электрона Мяд/гил 1), во внешнее постоянное магнитное поле Нвнеш Такой диполь будет прецес-сировать в плоскости, перпендикулярной Нвнеш- Если бы можно было следить за поляризацией излучения одного диполя в направлении внешнего магнитного поля, то мы заметили бы, что плоскость поляризации со временем поворачивается. Осциллятор затухающий, поэтому одновременно с поворотом плоскости поляризации будет убывать и интенсивность излучения. Естественно, что чем быстрее затухает излучение (т.е. чем меньше время жизни возбужденного состояния), тем на меньший угол успеет повернуться плоскость поляризации. На опыте наблюдгштся излучение когерентно возбужденного ансамбля атомов и измеряются его поляризационные характеристики как функции внешнего магнитного поля. После несложной математической обработки результатов наблюдения можно определить среднее время жизни атома в возбужденном состоянии. [c.229]

Для веществ, в которых носители магнитного момента взаимодействуют между собой и с внутрикристал-лическим полем, температурная зависимость магнитной восприимчивости парамагнетиков следует закону Кюри — Вейсса xv = j(T — 0), где постоянная С во многих случаях практически совпадает с постоянной С в законе Кюри для свободных магнитных ионов данного вида постоянная 0 характеризует взаимодействие магнитных ионов между собой и с внутрикристаллическим полем. Закон Кюри — Вейсса выполняется обычно в определенной области температур. При низких температурах (ниже Г 70 К) наблюдаются отклонения от него, вызванные влиянием неоднородных электрических полей соседних ионов или ориентированных диполей молекул растворителя на орбитальный момент электронов. Закон Кюри — Вейсса выполняется также для ферро- и антиферромагнетиков в некотором интервале температур выше температуры магнитного упорядочения. [c.593]

Шевенара дифференциальный 290 Диполь-дипольное магнитное взаимодействие 180 Дифракция медленны.х электронов 152 Доза излучения 123 [c.348]

Способы формирования электретов различны. Обычно к диэлектрику кроме сильного электрического поля применяют дополнительно какое-либо активизирующее воздействие, ускоряющее процесс поляризации (ориентацию диполей, полярных комплексов, радикалов, доменов) или процесс электризации (миграцию электронного, дырочного или ионного заряда и его закрепление на ловушках). В зависимости от дополнительного к полю активирующего воздействия (нагрев, освещение, радиация, магнитное поле, механическое растяжение) электреты классифицируют как термо-, фото-, радио-, магнито-, механоэлектреты и др. [1, 4, 10, [c.161]

При переходе молекул из одних энергетических состояний в другие происходит перераспределение электронной и ядерной плотности, т. е. изменение электрических и магнитных дипольных и квадрупольных моментов молекул. По этим моментам существует еще одна классификация спектров. Оптические спектры практически все связаны с электрическими дипольными переходами, а магнитные дипольпые и электрические квадрупольные переходы наблюдаются главным образом методами радиоспектроскопии (в этой же области проявляются и электрические диполь-ные переходы). В 10 рассмотрены правила отбора для электрических дипольпых переходов. [c.50]

Наличие плотности тока J в уравнении (1.1.2) может быть связано с присутствием в среде проводящих материалов (например, металлов или полупроводников) или внепших источников (таких, как магнитные и электрические диполи, движущийся электрон). В некоторых случаях вектор J заранее не известен например, электрический ток, циркулирующий на поверхности металлического объекта при рассеянии на нем электромагнитной волны, сложным образом зависит от падающего и рассеянного излучений. Поскольку решение этих задач не является предметом изучения в данной книге, посвященной рассмотрению вопросов оптики, плотность тока J мы будем считать, как правило, известной величиной. При этом объемная плотность згфяда возникнет только за счет ненулевой дивергенции вектора J в соответствии с соотношением [c.11]

Диамагнетизм связан с изменением орбитального движения электро-ньв, которое происходит при помещении атомов в магнитное поле. Следует напомнить, что в замкнутом электрическом контуре магнитное поле индуцирует ток всегда в таком направлении, чтобы противодействовать изменению полного магнитного потока. Таким образом, электрический ток действительно обладает отрицательной восприимчивостью. Этот эффект вызывает диамагнетизм и имеет место также в системе зарядов, описываемой квантовой механикой. С другой стороны, парамагнетизм связан со стремлением постоянных магнитов располагаться в магнитном поле так, чтобы их дипольный момент был параллелен направлению поля. В атомных системах постоянный магнитный момент связан в простейших случаях со спииом электрона. Но может также существовать постоянный момент у незаполненной атомной оболочки, возникающий при комбинации спинового и орбитального моментов. Если система более устойчива, когда атомные диполи параллельны, го такая система при низких температурах будет ферромагнитной. При высоких температурах ферромагнетизм исчезает это явление подобно плавлению твёрдого тела, потому что иеферромагнитное состояние менее упорядоченное и имеет ббльшую итропию, чем ферромагнитное. Силы между упорядоченными магнитными моментами в ферромагнитных веществах не похожи иа магнитные силы между диполями, а, как мы увидим в 143, имеют электростатическое происхождение. [c.605]

В этих формулах не раскрывается природа конечной ширины спиновых уровней, учтенной функцией формы / (со). Эта ширина может быть обусловлена диполь-динольными взаимодействиями между спинами, неоднородностью внешнего поля, флуктуирующими локальными магнитными полями, подобными существующш в металлах благодаря наличию электронов проводимости и т. д. Для наших целей достаточно знать, что механизм некоторой релаксации поддерживает систему спинов при темпера-.туре решетки и, следовательно, населенности спиновых уровней при их больцмановских значениях. [c.42]

В качестве примера количественных расчетов с помощью теории ширины линий в мультиплетных спектрах рассмотрим более лростую-задачу (см. 2) двух спинов I = Уг со связью / и относительным сдвигом 6 последний имеет величину, сравнимую с /. Сначала будем считать, что механизм уширения является внешним , т. е. описывается случайным магнитным полем. Если это поле обусловлено диполь-дипольным взаимодействием спинов I, 1 со спинами разных сортов, напримёр электронными спинами растворвнных парамагнитных примесей или. [c.466]

Можно предположить, что во время столкновения благодаря поляризации электронных оболочек может возникать добавочное магнитное взаимодействие. Появление такого взаимодействия элементарно объя-сняетсяследующимобразом. В течение времени столкновения t у можно считать, что два атома образуют двухатомную молекулу. Возникающее при этом искажение электронных оболочек можно в хорошем приближении считать мгновенным. Дополнительное взаимодействие между ядерными спинами, вызванное искажением электронных оболочек, представляет собой не что иное, как косвенное взаимодействие, описанное в гл. VI. Посольку два атома находятся в состояниях когда они расположены на некотором расстоянии друг от друга, то это взаимодействие, по-видимому, будет в основном скалярным, и поэтому релаксационный механизм возможен только для неодинаковых ядерных спинов. В случае тяжелых атомов этот релаксационный механизм может быть значительно более сильным, чем обычное диполь-дипольное взаимодействие. [c.301]

По спектрам ЯМР можно судить о природе связи в магнитных кристаллах. Величина магнитного поля, действующего на данное ядро, зависит не только от напряженности внешнего поля, но также от локального поля, обусловленного диполь-дипольпым взаимодействием соседних ядер и атомов. Определяя резонансную частоту, нетрудно измерить величину зеемановского расщепления энергетических уровней ядер в данном магнитном поле. По величине расщепления и известным магнитным моментам различных ядер можно определить общую величину поля в области ядра. Исследуя спектры при разной ориентации кристалла по отношению к внешнему магнитному полю, можно получить угловое распределение локального магнитного поля. Зная свойства локального поля, можно определить природу сил связи между атомами и ионами в твердом теле. Например, в антиферромагнетике Мпр2 в локальное магнитное поле вблизи иона Мп " вносят вклад как электроны, участвующие в образовании связи, так и соседние парамагнитные ионы марганца. Вклад р- и 5-электронов в связь и степень ковалентности можно вычислить, так как ионная и ковалентная структуры [c.83]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...