Магнитный момент электрона
-
Магнитный момент электрона
- Магнитный момент электрона обусловлен его спином и электрическим зарядом.
- Величина магнитного момента равна -9,2847646917(29)×10-24 Дж⋅Т−1.
- В единицах магнетона Бора это -1,00115965218059(13) Мкб.
-
Определение магнитного момента
- Магнитный момент определяется как произведение заряда электрона на его угловой момент.
- Угловой момент может быть спиновым, орбитальным или полным моментом импульса.
- Соотношение между истинным спиновым магнитным моментом и моментом, предсказанным моделью, называется электронным g-фактором.
-
Формальное определение
- Магнитный момент выражается через приведенную постоянную Планка и магнетон Бора.
- Формальное определение магнитного момента основано на форм-факторах, появляющихся в элементе матрицы оператора электромагнитного тока.
-
Спиновый магнитный дипольный момент
- Спиновый магнитный момент равен -gμB S/ℏ, где S — угловой момент вращения электрона.
- Спиновый g-фактор равен примерно двум.
- Спиновый магнитный дипольный момент равен приблизительно одному МКБ.
-
Орбитальный магнитный дипольный момент
- Орбитальный магнитный момент равен -gLμB L/ℏ, где gL — орбитальный g-фактор электрона.
- Значение gL в точности равно единице.
-
Суммарный магнитный дипольный момент
- Суммарный магнитный момент равен -gJμB J/ℏ, где gJ — g-фактор Ланде.
-
Пример: атом водорода
- Для атома водорода магнитный дипольный момент определяется как -gLμB ℓ(ℓ+1).
- z-составляющая орбитального магнитного дипольного момента равна -μB mℓ.
-
История
- Магнитный момент электрона связан со спином электрона.
- Идея спина электрона была предложена Артуром Комптоном в 1921 году.
- В 1925 году Отто Штерн предложил эксперимент, подтвердивший существование спина электрона.
-
Конфигурация электронов и теория Паули
- Эдмунд Стоунер предложил конфигурацию электронов в 1924 году.
- Вольфганг Паули предположил, что для объяснения вращения электрона требуется четвертое квантовое число.
-
Вращение электрона в теориях Паули и Дирака
- Паули ввел двухкомпонентную волновую функцию и поправочный член в гамильтониан.
- Дирак предложил теоретический аргумент, объясняющий вращение электрона через теорию относительности.
-
Уравнение Дирака и его связь с теорией Паули
- Уравнение Дирака включает внешнее электромагнитное поле и гамма-матрицы.
- Второе применение оператора Дирака воспроизводит член Паули.
-
Низкоэнергетический предел теории Дирака
- Уравнение Дирака можно рассматривать как низкоэнергетический предел теории Паули.
- В нерелятивистском приближении нижние компоненты спинора Дирака подавлены.
-
Измерение магнитного момента электрона
- Магнитный момент электрона был измерен методом магнитного резонанса.
- Частота вращения электрона определяется g-фактором.