Atomų ir molekulių magnetizmas. Giromagnetinis santykis
Jau buvo minėta, kad atomai turi orbitinius ir sukininius magnetinius momentus. Dabar panagrinėkime visa tai išsamiau.
 |
Apskrita r spindulio orbita skriejančio elektrono orbitinis magnetinis momentas gali būti išreikštas taip:
(6.47)
Elektrono impulso momentas
(6.48)
Čia I – elektrono skriejimo sąlygotas srovės stipris, S – orbitos apjuosiamas plotas, T – orbitos apskriejimo periodas, e – elektrono krūvis, m – elektrono masė, v – jo greitis, w – kampinis dažnis. (Atkreipkime dėmesį, kad dėl neigiamo elektrono krūvio vektorių pm ir L kryptys yra priešingos).
Elektrono magnetinio momento pmir impulso momento L santykis vadinamas giromagnetiniu santykiu:
(6.49)
Į (6.49) įrašę (6.47) ir (6.48), įsitikiname, kad elektrono orbitiniam judėjimui
(6.50)
Įdomu pastebėti, kad sukiniui šis santykis yra dvigubai didesnis:
(6.51)
Dažnai vietoje (6.50) ir (6.51) formulių rašoma
(6.52)
Elektrono orbitiniam judėjimui g=1, o sukininiam – g=2.
 |
Jei atome yra daugiau nei vienas elektronas, atomo visas magnetinis momentas susideda iš elektronų orbitinio judėjimo magnetinių momentų ir jų sukininių magnetinių momentų. Panašiai susideda ir mechaniniai momentai. Tačiau esant skirtingoms orbitinio ir sukininio judėjimo g vertėms kampas tarp atomo pilnutinio magnetinio momento ir jo mechaninio momento a, apskritai imant, nėra lygus 180o (119 pav.).
Energiškai palankiausia atomo būsena susidaro tada, kai elektronai atome pasiskirsto į sluoksnius taip, kad pilnutinio momento vertė būtų kuo mažiausia. Todėl užpildytųjų sluoksnių pilnutiniai momentai esti lygūs nuliui. Atomo magnetinį momentą sukuria tik neužpildytųjų sluoksnių elektronai. Dažniausiai tokie sluoksniai yra išoriniai. Be to jų sukininiai ir orbitiniai momentai stengiasi orientuotis priešingomis kryptimis, kad kuo labiau vieni kitus kompensuotų. Dėl to atomo magnetinį momentą daugiausia lemia išorinių elektronų nekompensuoti sukiniai.