Электрон движение в магнитном поле

Спин-орбитальная связь. Спин-орбитальная связь появляется в результате взаимодействия снинового магнитного момента электрона с магнитным полем, возникающим в результате орбитального движения электрона. Рассмотрим круговое движение электрона по орбитали с радиусом г вокруг ядра с зарядом 2е. В системе координат, связанной с электроном, вращается ядро со скоростью, равной скорости вращения электрона, но только в противополож- [c.228]

Спин-орбитальная связь. Спин-орбитальная связь, благодаря которой осуществляется взаимодействие между спиновым и орбитальным магнитными моментами, появляется в результате взаимодействия спинового магнитного момента электрона с магнитным полем, возникающим в результате орбитального движения электрона. Рассмотрим круговое дви кение электрона по орбитали с радиусом г вокруг ядра с зарядом г. В системе координат, связанной с электроном, вращается ядро со скоростью, равной скорости вращения электрона, но только в противоположном направлении. Такое вращение эквивалентно электрическому току 2вь, где о — вектор скорости. В точке расположения электрона возникает магнитное поле напряженностью [c.12]

Энергию спин-орбитального взаимодействия легко подсчитать. Для этого достаточно найти энергию магнитного диполя движущегося электрона в магнитном поле, создаваемом ядром в точке движения электрона [24]. Энергия такого взаимодействия равна [c.20]

Проведенное выше рассмотрение неполно, потому что электроны проводимости обладают не только парамагнетизмом, но н диамагнетизмом. Как показал Л. Д Ландау (1930 г.), учет изменения движения электронов в магнитном поле приводит к следующему [2] [c.305]

Если на атом действует внешняя, например магнитная, сила, ось вращательного орбитального движения вместе с направленным вдоль нее вектором вращательного момента электрона начинает прецессировать с определенной скоростью вокруг направления силы, описывая в пространстве конус (рис. 42). Очевидно, что и сама воображаемая орбита электрона вместе с вмещающей ее плоскостью вращается в пространстве, оставаясь все время перпендикулярной вектору вращательного момента. Это прецессионное движение связано с некоторой энергией, а потому энергия электрона в магнитном поле слегка изменяется, и это сказывается на спектре света, излучаемого или поглощаемого атомом. Изучение этих изменений позволяет судить о том, что векторы орбитальных электронных моментов устанавливаются под строго определенными углами по отношению к силовой оси так, что проекция орбитального момента на силовую ось всегда изображается целым числом. Так, например, для f-электрона, т. е. при втором квантовом числе, равном трем, возможны следующие положения векторного орбитального момента в пространстве (рис. 43). Из рис. 43 видно, что вектор [c.152]

Сначала решим задачу о движении электрона в магнитном поле. [c.333]

Парамагнитными свойствами обладают вещества, атомы, молекулы или ионы которых содержат неспаренные электроны. Парамагнетизм связан с направленной ориентацией таких неспаренных электронов в магнитном поле. Тепловое движение микрочастиц будет способствовать нарушению подобной ориентации, поэтому с ростом температуры парамагнитная восприимчивость будет снижаться. Для многих парамагнетиков это снижение обратно пропорционально абсолютной температуре. [c.301]

При любом движении электрического заряда возникает магнитное-поле. Не представляет исключения и спин электрона — электрон создает магнитное поле, соответствующее магнитному моменту, который должен быть у вращающегося отрицательного заряда электричества. Вращающийся электрон можно представить себе как крошечный магнит, который может ориентироваться в магнитном поле таким образом, что составляющая момента количества движения, имеющая направление вдоль поля, равна -Ьцв или —цв, где цв —магнетон Бора = 0,927- 10- Дж-Т- (джоуль тесла- = 10 эрг - гаусс" ). Спин электрона в магнитном поле может измениться и приобрести отрицательную ориентацию вместо положительной, если электрон поглотит микроволновое излучение, имеющее соответствующую частоту. На этом основан метод электронно-спиновой резонансной спектроскопии (электронного парамагнитного резонанса, ЭПР) после 1945 г. этим методом получена огромная информация об электронных структурах. [c.111]

Подавление орбитального момента вызвано расщеплением электронных состояний в поле лигандов. Действительно, эффективный орбитальный магнитный момент в опытах проявляется как дополнительное намагничивание вещества (дополнительная магнитная восприимчивость), возникающее благодаря магнитному моменту орбитального движения, который в свободном атоме поворачивается в направлении внешнего магнитного поля. Такой поворот в атоме вполне возможен без затраты энергии, так как при Ь ф О из-за орбитального вырождения направление орбитального движения электрона вне магнитного поля не выделено — все направления равновероятны. При помещении атома в поле лигандов вырождение снимается (частично или полностью), так что орбитальное движение в основном состоянии становится фиксированным с ориентацией, диктуемой условием минимума энергии. Поэтому хотя для электрона в комплексе возможна ситуация, когда 1Ф0, в магнитном отношении его орбитальное движение не сможет проявляться или проявится лишь частично. [c.147]

Квантовые моменты орбитального движения электронов в магнитном поле [c.709]

Рассмотрим в общих чертах движение электронов в магнитном поле. В реальных кристаллах всегда имеются дефекты, на которых рассеиваются электроны. Пробег электрона между двумя актами рассеивания будет тем больше, чем меньше концентрация дефектов и ниже температура. Вследствие этого траектории свободных электронов в твердом теле, помещенном в магнитное поле, представляют собой отрезки винтовых линий. Длина этих отрезков тем больше, чем ниже температура тела. Если составляющая скорости электрона, параллельная магнитному полю, равна нулю, то винтовая линия вырождается в окружность, по которой движется электрон. При этом частота вращения электрона ю [c.230]

Выражение (3.7) содержит скалярное произведение векторов /, 5, поэтому об этом взаимодействии часто говорят как о спин-орби-тальном взаимодействии, или взаимодействии спин — орбита. Вывод выражения (3.10) показывает, что спин-орбитальное взаимодействие есть не что иное, как взаимодействие магнитного момента электрона с магнитным полем, индуцируемым в системе координат электрона при движении электрона в электростатическом поле ядра. Это взаимодействие имеет релятивистскую природу и исчезает при —>-0, [c.27]

В общем случае д зависит от ориентации молекулы, содержащей неспаренный электрон, относительно магнитного поля. В растворе или в газовой фазе вследствие свободного движения молекул усредняется по всем ориентациям, но в кристаллах движение ограничено. Если парамагнитный радикал или ион находится в идеальном кубическом кристаллическом окружении (например, в октаэдрическом или тетраэдрическом положении), значение д не зависит от ориентации кристалла и, как говорят, является изотропным. В кристаллическом окружении с более низкой симметрией значение g зависит от ориентации кристалла и является анизотропным. Направление оси вращения высшего порядка, которое можно найти с помощью рентгеноструктурных методов, выбирается за направление оси г. Значение эквивалентно -ц — значению я. получающемуся, когда ось г параллельна внешнему магнитному полю. Значения вдоль осей хну ёх и Цу) равны между собой в тетрагональном поле и обозначаются в этом случае т. е. равны значению, которое получается, когда внешнее магнитное поле перпендикулярно оси г. Если направление магнитного поля составляет угол 0 с осью г, то экспериментальное значение передается следующим уравнением [c.354]

Однако химический сдвиг протона определяется не только ионным характером связи С—Н, но и природой заместителя, связанного с атомом углерода [116]. Заметное влияние на химические сдвиги протонов оказывают магнитная анизотропия соседних групп И связей, обусловленная движением их электронов в магнитном поле, а также внутримолекулярное электрическое поле, которым обладает всякая молекула, имеющая постоянный дипольный момент. [c.385]

Обычно изучаются системы только с одним неспарепным электроном. Один электрон порождает дублетное состояние. Для изолированного электрона в магнитном поле возможен только один переход. Однако в молекуле, имеющей парамагнитные ядра, энергетические уровни неспаренного электрона рас щепляются в результате взаимодействия с этими ядрами. Кон-станты взаимодействия (которые называются константами сверхтонкой структуры и обычно обозначаются символом а) пропорциональны вероятности нахождения электрона вблизи соответствующего ядра. Поэтому метод ЭПР позволяет экспе-риментально определять распределение электронной плотности по орбитали, на которой находится неспаренный электрон. Зна-чение -фактора Ланде для электрона может оказаться анизотропным (зависеть от угловой ориентации), если он находится не в сферическом окружении. В жидкой фазе анизотропия усредняется вследствие молекулярного движения, однако она может наблюдаться в твердой фазе. Анализ обусловленного наличием анизотропии -тензора дает сведения о симметрии [c.361]

Если молекула вращается, то движение ядер и электронов создает магнитные поля, пропорциональные вращательному угловому моменту Л. Энергия взаимодействия между ядерным спином и этим полем дается выражением [c.255]

Кроме того, орбита электрона в магнитном поле наклонена к направлению поля под вполне определенными углами. Это — третье квантовое число Оно также иногда влияет на возможные значения энергии. Электрон, вращаясь вокруг ядра, одновременно вращается вокруг собственной оси. Это движение получило название спина электрона и характеризуется четвертым квантовым числом 5. [c.19]

В случае однородного магнитного поля и выбора векторного потенциала в форме (1.3) операторы р и А коммутируют, и для взаимодействия орбитального движения электрона с магнитным полем справедливо выражение [c.12]

Применение магнитного поля также подтверждает наличие у электронов отрицательного заряда. При движении электронов в магнитном поле траектория их искривляется — электрон начинает вращаться вокруг центра по часовой стрелке (правило буравчика). Появление в разрядных трубках электронов говорит о том, что под влиянием электрических разрядов от атомов того газа, которым была наполнена трубка, происходил отрыв этих отрицательно заряженных частиц. Это доказывает, что атом не является монолитной частицей, а электроны должны рассматриваться как одна из составных частиц атома. В природе существует только один вид электронов. Во всех опытах заряды и массы электронов имеют постоянное значение. Единство электронов было подтверждено и другими исследователями, которые открыли так называемый фотоэлектрический эффект, а также термоэлектрический эффект. [c.93]

Из изложенного выше следует, что один х-электрон не может обладать никаким магнетизмом, так как он имеет нулевой момент количества движения. Кроме того, в магнитном поле должно наблюдаться расщепление только на 3,5 уровней (или также на 7,9,. .., уровней, ибо существуют соответствующие состояния с большими моментами количества движения и, следовательно, большей степенью расщепления). Однако эксперимент показывает, что для 5-электронов в магнитном поле можно обнаружить двукратное расщепление. Причиной этого [c.61]

Вследствие наличия у электрона, обладаюш его спином, магнитного дипольного момента энергия электрона в атоме или молекуле зависит от его орбитального углового момента, так как вблизи электрона имеется магнитное поле, обусловленное кажущимся движение, заряженного ядра относительно электрона. Этот эффект обусловливает так называемую тонкую структуру спектров (например, существование двух Б-линий натрия вместо одной). Эффект очень мал у атомов с малыми атомными номерами, но становится значительным при переходе к концу периодической системы. Этот эффект будет рассмотрен подробно в гл. 9, раздел В. [c.237]

Построена механика (квантовая и классическая) квазичастиц со сложным законом дисперсии, причем главное внимание уделено движению электронов в магнитном поле. Необычный характер движения квазичастиц приводит к специфическим свойствам монокристаллических образцов металлов. [c.2]

Как видно из перечисленных примеров, макроскопические характеристики электронного газа (/, Г, б и т. п.) таковы, что сравнение с ними параметров, характеризующих движение электрона в магнитном поле (г , Ае), заставляет часто считать магнитное поле большим, хотя при сравнении с индивидуальными характеристиками фермиевских электронов яр, Кв Л/а) это же поле следует считать малым. Подобная ситуация является причиной большого числа разнообразных интересных эффектов, наблюдаемых в металлах, помещенных в достаточно сильное магнитное поле. Мы часто будем употреблять термин сильное магнитное поле . При этом, однако, всегда подразумевается, что Н С На, т. е. по сравнению с атомными полями магнитное поле мало. [c.10]

Если кривая (4.7) замкнутая, то электрон в магнитном поле, очевидно, совершает периодическое движение с периодом [c.49]

Отметим еще любопытную особенность движения электрона в магнитном поле вблизи конической точки на изоэнергетической поверхности с самопересечением. Используя формулу [c.53]

Самым важным для теории металлов случаем квантования энергии электрона, несомненно, является движение электрона в магнитном поле. Условия квазиклассического приближения для этого случая обсуждались во введении, где было показано, что возникающее при этом ограничение на магнитное поле по сути дела несущественно магнитное поле Н должно быть меньше атомного магнитного поля 10 - -10 э (см. формулу [c.74]

Одним из наиболее интересных проявлений квантового характера движения электрона в магнитном поле несомненно является возможность перехода электрона с одной классической орбиты на другую (магнитный пробой). Причина этого явления та же, что у обычного туннельного эффекта — волновая природа электрона. Однако в описываемом явлении проявляется специфика движения в магнитном поле. В частности, с ростом магнитного поля усиливается квантовый характер движения электрона ( 7), поэтому вероятность магнитного пробоя растет с магнитным полем. Прежде чем излагать строгую теорию магнитного пробоя, поясним наиболее существенные черты этого явления. Переход с одной классической орбиты на другую имеет неисчезающе малую вероятность естественно, только в том случае, если эти траектории достаточно близко расположены и потенциальный барьер между ними не слишком велик. Близко расположенные траектории могут иметь различную природу. Обе они принадлежат либо одной и той же зоне (рис. 31,а), либо различным (рис. 31,6). Существование близко расположенных траекторий, принадлежащих одной зоне, не требует специального объяснения. Для этого, например, достаточно, чтобы изоэнергетическая поверхность имела седловую точку. Тогда при значениях pz Hi = Н, Ну = 0), близких к критическому = pzh (при Pz = Pzh траектория представляет собой восьмерку ), траектории незначительно удалены друг от друга (см. рис. 31, а). Во втором случае, когда близко располо [c.98]

Вектор спина может ориентироваться в двух направлениях относительно поля так же, как и относительно вектора орбитального момента (орбитальное движение электрона создает магнитное поле ). Схему ориентации вектора в магнитном поле см. на рис. 3,6. Собственный магнитный момент электрона связанный со спином, равен у5мв> направление вектора Л/с противоположно направлению вектора а, а его составляющая относительно направления поля — одному магнетону Бора Благодаря взаимодействию орбитального и спинового магнитных моментов векторы / и я определенным образом ориентируются друг относительно друга и векторно складываются, образуя результирующий [c.38]

Электронный парамагнитный резонанс (парамагнитный резонанс, электронный спиновый резонанс) возникает вследствие ориентации неспаренных электронов в магнитном поле так, что их собственный момент количества движения (спин) направлен либо по полю, либо против него. Разность энергий этих двух состояний, или зеема-новских уровней, называется энергией зеемановского расщепления, она равна g Н, где Н напряженность магнитного поля /4 - магнитный момент электрона (магнетон Бора) g - фактор спектроскопического расщепления (рис. 10.5 а). [c.278]

В молекулах внешнее магнитное поле Я, индухщрует небольшие дополнительные поля, обусловленные диполь-дипольным взаимодействием, экранированием электронов, электронными спин-спиновыми взаимодействиями. В жидкостях вследствие броуновского движения магнитные поля, вызванные диполь-дипольным взаимодействием, усредняются до нуля, и условие резонанса зависит только от локальных магнитных полей, связанных со структурой молекулы. Эти дополнительные поля в 10 раз слабее по напряженности приложенного магнитного поля Яд, поэтому спектрометр ЯМР для исследования жидкостей и газов должен обладать высокой разрешающей способностью. Условия резонанса для отдельных ядер существенно различны, поэтому существует спекфоскопия ЯМР высокого разрешения для ядер Н, С, р, Р. [c.353]

В этих рассуждениях мы приняли )еТ < 1- При больших временах т магнитное поле, вообще говоря, существенно влияет на движение электрона. Наиболее важна роль ускорения, обусловленного кулоновским взаимодействием, для движения электрона вдоль магнитного поля, поскольку без учета такого ускорения бесконечное время взаимодействия могло бы возникнуть лишь для частиц с равной нулю проекцией относительной скорости на магнитное поле. Учет такого продольного ускорения полполяет тогда записать формулу (62.10) в виде [c.285]

Следует отметить, что для большей части изученных до настоящего времени электронных состояний молекул взаимодействие векторов N, Л и S близко по характеру к случаям Гунда аяЬ или является промежуточным между ними. Случай Гунда а реализуется главным образом в состояниях с Л> О, т. е. в П- А-. ..состояниях. В этих состояниях благодаря наличию момента орбитального движения электронов возникает магнитное поле, направленное вдоль оси молекулы и пропорциональное Л. В результате взаимодействия с этим полем вектор S квантуется относительно оси молекулы и S является квантовым числом составляющей этого момента на направление поля. Квантовое число полного момента количества движения молекулы J в этом случае равно сумме квантовых чисел Q (см. стр. 39) и Л/ и принимает значения Й, Q+1, Q+2,. .. (квантовое число Q при нимает целые или полуцелые значения в зависимости от мультиплетности состояния, т. е. числа неспаренных электронов молекулы). [c.48]

Три квайтовых числа п, Д определяют энергию любого уровня. Но если поместить атом в сильное магнитное поле, те возникают новые уровни, появление которых уже нельзя объяснить этими квантовыми числами. Дело в том, что при движении электрона возникает магнитное поле, величина которого зависит от квантового числа I. В присутствии внешнего магнитного поля оно взаимодействует с этим внутренним полем атома, что и приводит к некоторому изменению энергии. Магнитное поле атома может иметь только определенные направления относительно внешнего поля (рис. 17). Каждому положению соответствует определенное значение магнитного квантового числа т. [c.36]

Спин-орбитальное взаимодействие. Существует взаимодействие между спиновым магнитным моментом электрона (харак-теризуемым квантовым магнитным числом Шз= 12) и магнитным моментом, обусловленным орбитальным движением электрона. Чтобы понять этот эффект, предположим, что ядро движется вокруг электрона (аналогично тому, как человеку на Земле представляется, будто Солнце движется по небу). Подобное рассмотрение поможет нам выяснить влияние движения на электрон. Модель с заряженным ядром, движущимся по окружности вокруг электрона, эквивалентна модели, где электрон помещен в центр проволочного контура, по которому пропускается ток. Подобно тому как движущийся заряд в соленоиде создает магнитное поле в центре, описанное выше орбитальное движение вызывает появление магнитного поля вокруг электрона. Возникающее магнитное поле взаимодействует со спиновым магнитным моментом электрона, что и соответствует спин-орбитально-му взаимодействию. Орбитальный момент может либо дополнять спиновый момент, либо быть противоположным ему, что приводит к появлению двух состояний, различающихся по энергии. Вследствие этого происходит расщепление дважды вырожденного энергетического состояния электрона (характеризовавшегося выше спиновыми квантовыми числами 7г) с понижением энергии одного состояния и повышением энергии другого состояния. Всегда, когда электрон может находиться на вырожденных орбиталях, допускающих циркуляцию вокруг ядра, возможно подобное взаимодействие. Так, например, если электрон может занимать с1у1- и -орбитали иона металла, стано- [c.162]

Черенковым излучения являются свободные электроны, образуемые у Лучами путём фотоионизации частиц среды и комнтон-эффекта. Эта гипотеза объясняла независимость интенсивности излучения от природы среды и характер поляризации свечения Черенкова, так как направление скорости быстрых электронов, освобождаемых улучами, совпадает с направлением этих лучей. Опыты показали, что быстрые электроны (,3-лучи) действительно возбуждают в жидкостях свечение, обладающее такими же признаками, как и свечение жидкостей под действием у-лучей. Непосредственным доказательством того, что и в случае у Лучей источниками излучения являются быстрые электроны, вызванные поглощением у-лучей атомами, послужили результаты опытов с наложением магнитного поля на облучаемую у-лучами жидкость. Магнитное поле не действует на направление распространения у-лучей, но искривляет траектории электронов и должно поэтому вызывать изменение наблюдаемой поляризации свечения, если последнее является следствием излучения электронов. Действие магнитного поля на поляризацию свечения Черенкова оказалось очень значительным. Вместе с тем оказалось, что наблюдаемое излучение имеет определённую направленность и максимум интенсивности имеет место под острым углом к направлению движения электронов. Спектр излучения Черенкова оказался сплошным. [c.442]

Магнитное поле воздействует на тлеющий разряд, изменяя главным образом характер движения электронов. Влиянием магнитного поля на более тяжелые ионы можно пренебречь. При включении магнитного поля электроны, скорость которых непараллельна ему, начинают двигаться по спиральным траекториям вокруг силовых линий магнитного поля. Радиус спирали уменьшается с увеличением напряженности магнитного поля. Следовательно, возрастает эффективная длина пути, проходимого электронами. В этом отношении действие магнитного поля подобно увеличстно давления газа. Другим важным эффектом является так называемый эффект магнитной -товушки , сильно уменьшающий радиальную диффузию электронов из зоны разряда. В результате снижаются потери электронов, способных ионизовать атомы газа. Этот эффект еще будет рассматриваться в разделе о высокочастотном разряде. В термоэмиссионной распылительной системе также используется относительно слабое магнитное поле (см. рис. 5). Более сильные поля, как будет показано далее, искажают разряд. [c.414]

Характер движения электронов в магнитном поле существенно связан с их энергетическим спектром, поэтому исслсдо- [c.10]

Поэтому при движении по траектории (4.7), формально проходящей через седловую точку, электрон лишь асимптотически приближается к ней. Электрон, находящийся в седловой точке, вовсе не движется. Отсюда ясно, что электроны, которые движутся по траектории, проходящей вблизи седловой точки, большую часть времени проводят вблизи этой точки, а это, в свою очередь, означает, что величнна периода в основном определяется характером движения электрона вблизи особенности. Уравнение траектории электрона в магнитном поле (в импульсном пространстве) вблизи седловой точки при соответствующем выборе осей в общем случае имеет вид [c.51]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология