реферат найти Механический и магнитный моменты атома

реферат найти Механический и магнитный моменты атома Реферат

Реферат найти механический и магнитный моменты атома

  • Характеристика движения электронов: в вакууме, в однородном электрическом, ускоряющем, тормозящем, поперечном, магнитном полях. Использование уравнения Лапласа для описания аналитической картины электрического поля в пространстве, свободном от зарядов.

    курсовая работа, добавлен 27.10.2021

  • Соотношения неопределенностей Гейзенберга. Формулировка уравнения Шредингера. Частица в потенциальной яме. Ее прохождение через потенциальный барьер. Основные свойства, излучение и поглощение атома водорода. Движение электронов по заданным орбитам.

    реферат, добавлен 21.03.2021

  • Особенности электростатического взаимодействия между электронами в атомах. Уравнение полной потенциальной энергии электрона. Понятие и примеры электронных конфигураций атома. Расчет энергии состояний. Последовательность заполнения электронных оболочек.

    презентация, добавлен 19.02.2021

  • Изучение явления диамагнетизма и парамагнетизма. Магнитная восприимчивость атомов химических элементов. Магнитный атомный порядок и спонтанная намагниченность у ферромагнитных минералов. Твердая, жидкая и газовая фазы. Магнитные свойства осадочных пород.

    презентация, добавлен 15.10.2021

  • Понятие механической системы; сохраняющиеся величины. Закон сохранения импульса. Взаимосвязь энергии и работы; влияние консервативной и результирующей силы на кинетическую энергию частицы. Момент импульса материальной точки; закон сохранения энергии.

    курсовая работа, добавлен 06.12.2021

  • Ознакомление с основами движения электрона в однородном электрическом поле, ускоряющем, тормозящем, однородном поперечном, а также в магнитном поле. Анализ энергии электронов методом тормозящего поля. Рассмотрение основных опытов Дж. Франка и Г. Герца.

    лекция, добавлен 19.10.2021

  • Стабильная, отрицательно заряженная элементарная частица, одна из основных структурных единиц вещества. Эксперимент по изучению катодных лучей и открытие электрона. Боровская модель атома. Открытие самопроизвольного распада атомов некоторых элементов.

    презентация, добавлен 15.11.2021

  • Исследование особенностей движения заряженной частицы в однородном магнитном поле. Установление функциональной зависимости радиуса траектории от свойств частицы и поля. Определение угловой скорости движения заряженной частицы по круговой траектории.

    лабораторная работа, добавлен 26.10.2021

  • Удар абсолютно упругих и неупругих тел. Закон сохранения импульса и сохранения момента импульса. Физический смысл соударения упругих и неупругих тел. Практическое применение физического явления соударения тел. Механический метод разрушения пород.

    контрольная работа, добавлен 16.09.2021

  • Теория мировоззрения на основе классической физики. Шаровая молния, электрический ток и магнитное поле. Температура и второе начало термодинамики. Строение атома и гравитация. Понятие дефекта веса (массы). О движении планет, пространство и время.

    статья, добавлен 23.05.2021

  • Реферат: механический и магнитный моменты атома

    Сначала кратко рассмотрим моменты импульса электронов и атомов, определяемые по классической электронной теории. Итак:

    1. Электрон, двигаясь по орбите вокруг ядра, обладает механическим орбитальным моментом импульса реферат найти Механический и магнитный моменты атома, где m, v – масса и скорость электрона. При этом вектор реферат найти Механический и магнитный моменты атома перпендикулярен орбите электрона.

    2. Движение электрона по орбите соответствует протеканию некоторого орбитального тока, который определяет магнитный орбитальный моментреферат найти Механический и магнитный моменты атома, реферат найти Механический и магнитный моменты атома, где I – электронный ток, S – площадь витка тока (орбиты электрона). Определим реферат найти Механический и магнитный моменты атома: реферат найти Механический и магнитный моменты атома, реферат найти Механический и магнитный моменты атома, здесь е – заряд электрона, T – период обращения электрона по орбите. Тогда реферат найти Механический и магнитный моменты атома. Следует учесть, что реферат найти Механический и магнитный моменты атома также перпендикулярен орбите электрона, но вектора реферат найти Механический и магнитный моменты атома и реферат найти Механический и магнитный моменты атоманаправлены в противоположные стороны. Механический и магнитный орбитальные моменты электрона связаны выражениемреферат найти Механический и магнитный моменты атома

    Здесь реферат найти Механический и магнитный моменты атома – это гиромагнитное (магнито – механическое) отношение орбитальных моментов электрона.

    3. Орбитальный механический момент импульса атома равен геометрической (векторной) сумме орбитальных моментов всех электронов атома:реферат найти Механический и магнитный моменты атома, Z – число электронов.

    4. Орбитальный магнитный момент импульса атома равен геометрической (векторной) сумме магнитных моментов всех электронов атома:реферат найти Механический и магнитный моменты атома. Очевидно, что сохраняется соотношение реферат найти Механический и магнитный моменты атома

    Теперь рассмотрим электронные и атомные моменты с точки зрения квантовой механики. Хронологически первыми экспериментами по изучению магнитных моментов атома, проявляющимися в магнитных полях, были опыты П. Зеемана (1896 г). Было обнаружено, что если поместить источник света (электромагнитного излучения) между полюсами электромагнита, то спектральные линии источника расщепляются на несколько компонент. Явление расщепления спектральных линий, а следовательно и энергетических уровней, переходы между которыми обеспечивают излучение, во внешнем магнитном поле получило название эффекта Зеемана. Различают нормальный и аномальный эффекты Зеемана.

    Рефераты:  История развития физической культуры

    Нормальный эффект Зеемана наблюдается в сильных магнитных полях.

    При помещении источника излучения с частотой ν ) в магнитное поле, направленное параллельно направлению распространения излучения, наблюдается излучение с двумя симметричными относительно начальной ν частотами: ν-1 и ν 1 . Излучения с начальной частотой ν при этом не происходит:реферат найти Механический и магнитный моменты атома.

    Если исследуемое излучение распространяется перпендикулярно вектору магнитного поля, то излучение с ν симметрично расщепляется на три компоненты: ν-1 , ν0 и ν 1 .

    Нормальный эффект Зеемана был объяснен Лоренцем по классической электронной теории. Во внешнем магнитном поле векторы реферат найти Механический и магнитный моменты атома и реферат найти Механический и магнитный моменты атома электрона в атоме вращаются (прецессируют) с угловой скоростью реферат найти Механический и магнитный моменты атома, которой соответствует частота реферат найти Механический и магнитный моменты атома. Здесь реферат найти Механический и магнитный моменты атома – напряженность внешнего магнитного поля связанна с вектором магнитной индукции соотношением реферат найти Механический и магнитный моменты атома. При этом векторы реферат найти Механический и магнитный моменты атома и реферат найти Механический и магнитный моменты атома описывают соосные конические поверхности с общей вершиной в центре орбиты и остью, параллельной вектору реферат найти Механический и магнитный моменты атома. Такое движение векторов реферат найти Механический и магнитный моменты атома и реферат найти Механический и магнитный моменты атомамоментов электрона и соответствующей электронной орбиты в атоме во внешнем магнитном поле называется прецессией Лармора.

    Разность частот между спектральными линиями при нормальном эффекте Зеемана оказалась равной как раз Ларморовой частоте Δν = ν 1 .– ν0 = ν0 – ν-1 = реферат найти Механический и магнитный моменты атома.

    Величина реферат найти Механический и магнитный моменты атома называется магнетоном Бора и обозначается реферат найти Механический и магнитный моменты атома, тогда можно записать, чтоΔν = реферат найти Механический и магнитный моменты атома. С.313 Детлаф РИС

    Аномальный эффект Зеемана наблюдается в слабых магнитных полях и заключается в расщеплении каждой спектральной линии излучения на множество компонент.

    При этом внешнее магнитное поле считается слабым, если взаимодействие между орбитальным (реферат найти Механический и магнитный моменты атома) и магнитным (реферат найти Механический и магнитный моменты атома) моментами электрона в атоме сильнее, чем взаимодействие каждого из этих моментов реферат найти Механический и магнитный моменты атома или реферат найти Механический и магнитный моменты атомас внешним магнитным полем. Поэтому именно аномальный эффект Зеемана выявляет взаимодействие между собственными внутренними моментами электрона в атоме. С увеличением напряженности магнитного поля реферат найти Механический и магнитный моменты атома взаимодействие между внутренними моментами электрона становится все менее существенным по сравнению с их взаимодействием с внешним магнитным полем. Расщепление спектральных линий при этом растет, соседние линии постепенно начинают сливаться, и остается 2 или 3 частоты излучения в зависимости от взаимного направления магнитного поля реферат найти Механический и магнитный моменты атома и излучения.

    Опыты Штерна – Герлаха

    Целью экспериментов Штерна – Герлаха (1922 г.) было измерение магнитных моментов атомов. Поскольку магнитные моменты внутренних электронов атома компенсируются, магнитный момент атома равен векторной сумме магнитных моментов валентных электронов (электронов внешней оболочки). Атомы элементов I группы таблицы Менделеева имеют только по одному валентному электрону, находящемуся в S–состоянии, поэтому моменты импульса и магнитные моменты таких атомов совпадают с моментами такого электрона.

    Идея опытов Штерна – Герлаха состояла в определении силы, действующей на атом элементов I группы (Ag, Li) в неоднородном внешнем магнитном поле. Она может быть вычислена по формуле реферат найти Механический и магнитный моменты атома,

    где реферат найти Механический и магнитный моменты атома – индукция магнитного поля, неоднородного по оси Z; реферат найти Механический и магнитный моменты атома – проекция магнитного момента атома на направление магнитного поля.РИС

    Для электрона в S–состоянии магнитное квантовое число l = 0, следовательно, механи­ческий момент импульса реферат найти Механический и магнитный моменты атома и магнитный момент реферат найти Механический и магнитный моменты атома, а значит и моменты атома с одним таким S – электроном также должны равняться нулю, и внешнее магнитное поле никак не должно влиять на движение пучка атомов. Ожидалось, что распределение атомов будет непрерывно симметричным с максимумом интенсивности в центре. Однако в экспериментах наблюдалось расщепление пучка атомов на два приблизительно равных пучка. По известной величине неоднородности реферат найти Механический и магнитный моменты атомаи установленной по отклонению атомов силе реферат найти Механический и магнитный моменты атомабыло определено, что проекция магнитного момента атома (и электрона) не равна нулю: реферат найти Механический и магнитный моменты атома, где реферат найти Механический и магнитный моменты атома= 9,27·10-24 Дж/Тл – магнетон Бора. Это означало, что существует еще один (кроме реферат найти Механический и магнитный моменты атома и реферат найти Механический и магнитный моменты атома) момент импульса электрона в атоме, подчиняющийся пространственному квантованию во внешнем магнитном поле (наблюдались два пучка, т.е. две ориентации этого момента). Проекция этого магнитного момента на направление магнитного поля для элементов I группы равна магнетону Бора, в общем же случаереферат найти Механический и магнитный моменты атома, т.е. кратно магнетону Бора.

    Рефераты:  Правовое государство: проблемы формирования и развития – тема научной статьи по праву читайте бесплатно текст научно-исследовательской работы в электронной библиотеке КиберЛенинка

    Для объяснения результатов опытов Штерна – Герлаха и аномального эффекта Зеемана С. Гаудсмитом и Дж. Уленбеком (1925 г.) была высказана гипотеза о том, что кроме орбитального момента импульса реферат найти Механический и магнитный моменты атома и соответствующего ему магнитного момента реферат найти Механический и магнитный моменты атома электрон обладает собственным (неуничтожимым), не связанным с движением в пространстве, механическим моментом импульса реферат найти Механический и магнитный моменты атома – спином и соответствующим ему спиновым магнитным моментом реферат найти Механический и магнитный моменты атома.

    Спин электрона (и других микрочастиц) – это внутреннее неотъемлемое свойство частиц (подобно массе, заряду и т.п.). Но при этом спин – исключительно квантовое понятие, не имеющее классического аналога.

    Величина собственного момента импульса реферат найти Механический и магнитный моменты атома по общим законам квантовой механики должна быть квантована по закону (для реферат найти Механический и магнитный моменты атома, например, реферат найти Механический и магнитный моменты атома)

    реферат найти Механический и магнитный моменты атома, где s – спиновое квантовое число.

    По аналогии с орбитальным моментом импульса реферат найти Механический и магнитный моменты атома (его проекцияреферат найти Механический и магнитный моменты атома, где магнитное квантовое число может принимать m = (2l 1) значений), проекция спинового моментареферат найти Механический и магнитный моменты атома может иметь (2s 1) значений. Так как в опытах Штерна – Герлаха было обнаружено только две проекции, получаем (2s 1) = 2, т.е. s = реферат найти Механический и магнитный моменты атома.

    Тогда спиновый механический момент импульса электрона:

    реферат найти Механический и магнитный моменты атома.

    Проекция спинового момента импульса на направление магнитного поляреферат найти Механический и магнитный моменты атомаквантуется подобно проекции орбитального момента реферат найти Механический и магнитный моменты атома, где реферат найти Механический и магнитный моменты атома= ±реферат найти Механический и магнитный моменты атома – магнитное спиновое квантовое число. Таким образом, проекция спинового момента импульса электрона в единицах ћ равна реферат найти Механический и магнитный моменты атома:реферат найти Механический и магнитный моменты атома.

    Обычно под спиновым квантовым числом понимают именно магнитное спиновое число реферат найти Механический и магнитный моменты атома, а не истинно квантовое спиновое число s .

    —> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <—

    §

    реферат найти Механический и магнитный моменты атома,

    т.е. спиновое гиромагнитное отношение в два раза больше орбитального гиромагнитного отношения реферат найти Механический и магнитный моменты атома = 2реферат найти Механический и магнитный моменты атома.

    Следует отметить, что спиновые механический и магнитный моменты реферат найти Механический и магнитный моменты атомаи реферат найти Механический и магнитный моменты атоматак же, как и орбитальные моменты реферат найти Механический и магнитный моменты атома и реферат найти Механический и магнитный моменты атома, направлены противоположно относительно друг друга.

    Таким образом, для полного описания состояния электрона в атоме необходимо использовать четыре квантовых числа:

    главное n (n = 1, 2, 3…),

    орбитальное l (l = 0, 1, …(n-1)),

    магнитное m (m = 0, ±1, ±2…± l ),

    магнитное спиновое mS (mS = ±реферат найти Механический и магнитный моменты атома).

    Механическим моментам импульса электрона (орбитальному реферат найти Механический и магнитный моменты атома и собственному спиновомуреферат найти Механический и магнитный моменты атома) соответствуют магнитные моменты (реферат найти Механический и магнитный моменты атома и реферат найти Механический и магнитный моменты атома), которые взаимодействуют между собой подобно двум проводникам с током. Это взаимодействие называется спин – орбитальным. Энергия спин – орбитального взаимодействия зависит от взаимной ориентации орбитального и спинового моментов. Именно спин- орбитальным взаимодействием и объясняется расщепление энергетических уровней и образование так называемой «тонкой структуры» спектральных линий атомов при аномальном эффекте Зеемана.

    Строго говоря, расщепление энергетических уровней («тонкая структура» спектральных линий), вызванное спин–орбитальным взаимодействием, является релятивистским эффектом. Релятивистская квантовая теория дает следующее выражение для расстояния между уровнями «тонкой структуры»:

    реферат найти Механический и магнитный моменты атома,

    где реферат найти Механический и магнитный моменты атома – постоянная «тонкой структуры», реферат найти Механический и магнитный моменты атома – энергия ионизации атома. Оказывается, что энергетический зазорреферат найти Механический и магнитный моменты атома примерно в 105 раз меньше, чем расстояние между основными энергетическими уровнями.

    Полный момент импульса электрона (полный угловой момент) является результирующей (т.е. векторной суммой) орбитального момента импульсареферат найти Механический и магнитный моменты атома, обусловленного движением электрона в атоме, и собственного спинового момента реферат найти Механический и магнитный моменты атома, не связанного с движением электрона в пространстве. Величина полного углового момента импульса электрона реферат найти Механический и магнитный моменты атома определяется внутренним квантовым числом j:реферат найти Механический и магнитный моменты атома,

    где j = l ± s = l ± реферат найти Механический и магнитный моменты атома, l – орбитальное квантовое число, s – спиновое квантовое число.

    Существует правило отбора для внутреннего квантового числа j: Δj = 0, ± 1.

    Проекция полного углового момента импульса реферат найти Механический и магнитный моменты атома на направление внешнего магнитного поля реферат найти Механический и магнитный моменты атома квантуется аналогично проекциям орбитального и спинового моментов реферат найти Механический и магнитный моменты атома и реферат найти Механический и магнитный моменты атома:

    реферат найти Механический и магнитный моменты атома.

    Внутреннее магнитное квантовое число реферат найти Механический и магнитный моменты атома по аналогии с магнитным квантовым числом m может принимать (2j 1) значений:реферат найти Механический и магнитный моменты атома.

    Рассмотрим теперь моменты импульса атома.

    Механический момент импульса атома

    Каждый электрон в атоме обладает орбитальным моментом импульсареферат найти Механический и магнитный моменты атома и собственным спиновым моментом реферат найти Механический и магнитный моменты атома, которым соответствуют магнитные моменты реферат найти Механический и магнитный моменты атома и реферат найти Механический и магнитный моменты атома. И между всеми этими моментами осуществляется взаимодействие.

    Механические моменты всех электронов атома реферат найти Механический и магнитный моменты атома и реферат найти Механический и магнитный моменты атома складываются в результирующий механический момента атома реферат найти Механический и магнитный моменты атома. При этом возможны два случая:

    Рефераты:  Техника безопасности на уроках физкультуры

    1. Орбитальные моменты различных электронов реферат найти Механический и магнитный моменты атома взаимодействуют между собой сильнее, чем с собственными спиновыми моментами реферат найти Механический и магнитный моменты атома, которые в свою очередь сильнее связаны между собой, чем с соответствующими орбитальными моментами. Тогда для определения орбитального механического момента атома в целом реферат найти Механический и магнитный моменты атома отдельно складываются (векторно) орбитальные моменты реферат найти Механический и магнитный моменты атома всех Z электронов атомареферат найти Механический и магнитный моменты атома

    и отдельно складываются спиновые моменты реферат найти Механический и магнитный моменты атома электронов

    реферат найти Механический и магнитный моменты атома.

    После этого моменты реферат найти Механический и магнитный моменты атома и реферат найти Механический и магнитный моменты атома атома дают его суммарный механический момент реферат найти Механический и магнитный моменты атома. Такой вид связи электронов в атоме называется LS – связью (связь Рёссель – Саундерса).

    2. Каждая пара механических моментов импульса реферат найти Механический и магнитный моменты атома и реферат найти Механический и магнитный моменты атома одного электрона взаимодействуют между собой сильнее, чем с механическими моментами реферат найти Механический и магнитный моменты атома и реферат найти Механический и магнитный моменты атома других электронов. Тогда сначала определяются полные угловые моменты импульса для каждого электрона атома реферат найти Механический и магнитный моменты атома в отдельности, которые потом складываются (векторно) и определяют механический момент атома в целом реферат найти Механический и магнитный моменты атома: реферат найти Механический и магнитный моменты атома.

    Такой вид связи называют jj – связью, и она присуща атомам тяжелых элементов.

    Величина полного механического момента импульса атома реферат найти Механический и магнитный моменты атома определяется внутренним квантовым числом J по обычному закону квантования:реферат найти Механический и магнитный моменты атома,

    §

    Рассмотрим закономерности определения квантового числа механического момента атома, в частности, для случая LS – связи.

    Квантовые орбитальные числа электронов l – целые, следовательно, квантовое орбитальное число атома L также целое число.

    Квантовое спиновое число электрона s = реферат найти Механический и магнитный моменты атома, поэтому квантовое спиновое число атома S либо целое (если в атоме четное число электронов Z), либо полуцелое (Z – нечетное).

    Квантовое число J результирующего механического момента атома реферат найти Механический и магнитный моменты атома по аналогии с полным квантовым числом электрона j определяется как

    J = |L – S|, |L – S -1| …0, … (L S — 2), (L S – 1), (L S)

    или

    J = 0, ±реферат найти Механический и магнитный моменты атома, ± 1 … ± |L±S|, включая полуцелые.

    Существуют правила отбора квантовых чисел атома:

    ΔL = ± 1,ΔS = 0,ΔJ = 0, ± 1

    Магнитный момент атома

    Как уже говорилось ранее, орбитальный и магнитный моменты электрона связаны гиромагнитным отношением: реферат найти Механический и магнитный моменты атома.

    Экспериментально было доказано, что для механического реферат найти Механический и магнитный моменты атома и магнитного реферат найти Механический и магнитный моменты атома орбитальных моментов атома выполняется аналогичное соотношение реферат найти Механический и магнитный моменты атома.

    Подставляя реферат найти Механический и магнитный моменты атома, где L – квантовое орбитальное число атома, получаем

    реферат найти Механический и магнитный моменты атома, реферат найти Механический и магнитный моменты атома(*)

    Так же, как и для электрона, для атома спиновое гиромагнитное отношение в два раза больше гиромагнитного отношения для орбитальных моментов реферат найти Механический и магнитный моменты атома, и соотношение между спиновыми моментами атомами аналогично полученному ранее для электрона

    (реферат найти Механический и магнитный моменты атома):реферат найти Механический и магнитный моменты атома,(**)

    так как реферат найти Механический и магнитный моменты атома, где S – квантовое спиновое число атома.

    Полный момент импульса атома

    Полный магнитный момент атома реферат найти Механический и магнитный моменты атома связан с полным механическим моментом реферат найти Механический и магнитный моменты атома следующим соотношением:

    реферат найти Механический и магнитный моменты атома,

    где реферат найти Механический и магнитный моменты атома – множитель (или фактор) Ланде, который вводится для того, чтобы учесть различие в два раза гиромагнитных отношений орбитальных и спиновых моментов или так называемый удвоенный магнетизм спина (сравни выражения * и **). Множитель Ланде может равняться нулю и быть меньше 1, так как представляет собой комбинацию квантовых чисел атома.

    Атом в магнитном поле

    Как уже говорилось, во внешнем магнитном поле векторы реферат найти Механический и магнитный моменты атома и реферат найти Механический и магнитный моменты атома электрона в атоме прецессируют с угловой скоростью реферат найти Механический и магнитный моменты атома. При квантово-механическом рассмотрении влияния магнитного поля на атомы выявлено, что по аналогии с прецессией электронных моментов имеет место прецессия векторов механического и магнитного момента атома – реферат найти Механический и магнитный моменты атома и реферат найти Механический и магнитный моменты атома под определенным углом к направлению вектора магнитной индукции реферат найти Механический и магнитный моменты атома. Однако проекции вектора реферат найти Механический и магнитный моменты атома на направление магнитного поля – реферат найти Механический и магнитный моменты атомамогут принимать лишь значения, определяемые полным магнитным квантовым числом М:реферат найти Механический и магнитный моменты атома. Полное магнитное число М может принимать (2J 1) значений:М = 0, ± 1, ± 2…± J.

    Таким образом, атом, обладающий магнитным моментом реферат найти Механический и магнитный моменты атома, приобретает в магнитном поле дополнительную энергиюреферат найти Механический и магнитный моменты атома, которая определяется фактором Ланде данного атома. Каждый энергетический уровень атома расщепляется на (2J 1) равноотстоящих уровней, что приводит к образованию большого числа спектральных линий. Однако необходимо учитывать правило отбора для полного магнитного числа М, аналогичное правилу отбора для магнитного квантового числа электрона m:ΔМ = 0, ± 1.

    Оцените статью
    Реферат Зона
    Добавить комментарий