Ядра в магнитном поле

В теории рассматриваются разные механизмы взаимодействия электрона и ядра в магнитном поле. Важнейший из них, так называемое контактное взаимодействие Ферми, связано с наличием на ядре электронной плотности неспаренного электрона. Такое взаимодействие тем больше, чем больше s-характер орбитали, на которой находится электрон. [c.62]

Ядерный магнитный момент определяет энергию ядра в магнитном поле В [c.275]

Поместим магнитное ядро в магнитное поле. Испустив избыток энергии, оно должно было бы расположиться параллельно магнитным силовым линиям этого поля так было бы в том случае, если бы ядро не было микрочастицей. Но в микромире многое происходит не так, как предсказывает классическая физика. В частности, вектор магнитного момента ядра не может расположиться параллельно направлению приложенного магнитного поля он может лишь совпадать (или не совпадать) с этим направлением. Хотя абсолютное значение вектора магнитного момента ядра можно вычислить довольно точно, его положение в пространстве можно задать только проекцией на направление приложенного магнитного поля Яд. [c.12]

Рис. 2. Возможные ориентации вектора момента количества движения ядра в магнитном поле (/ = 2). Слева показаны проекции вектора

Уровни энергии ядра в магнитном поле [c.221]

Рис. 2.1. Поведение ядерного магнитного момента в магнитном поле а — прецессия магнитного момента ц ядра в магнитном поле Но в лабораторной системе координат Vo = YЯo/2я (линейная частота) Ыо=уНц (рад/с) (угловая частота), у — гиромагнитное отношение б — прецессия магнитного момента (1 ядра во вращающейся системе координат относительно оси отсутствует

До сих пор мы ничего не говорили о квантовых числах и напряженности магнитного поля. Если поместить ядро в магнитное поле, то оно приобретает энергию магн, которая пропорциональна Хх—магнитному дипольному моменту ядра в направлении поля [c.499]

Можно легко рассчитать, что существует (21 + 1) различных ориентаций углового момента и магнитного момента в магнитном поле. Такое поведение ядра в магнитном поле называется направленным квантованием. [c.204]

Между двумя рассматриваемыми уровнями возможны переходы, сопровождающиеся поглощением или испусканием кванта электромагнитной энергии с частотой V = АЕ/к (формула Бора). Физический смысл таких переходов очевиден это переориентация спина ядра в магнитном поле Яд. [c.279]

Самопроизвольная, без внешнего воздействия переориентация спина ядра В магнитном поле - явление чрезвычайно маловероятное. Напротив, в условиях взаимодействия с переменным электромагнитным полем прецессирующим в горизонтальной плоскости с частотой происходит интенсивный обмен радиочастотными квантами между источником поля и системой ядер. При этом каждая переориентация вектора магнитного момента ядра сопровождается испусканием или поглощением кванта энергии Л V = А . Поскольку заселенность верхнего и нижнего уровней неодинакова, при равной вероятности перехода с одного уровня на другой число квантов, поглощаемых системой ядер, будет несколько большим, чем число квантов, испускаемых ею. Вследствие этого, плавно меняя частоту VI переменного поля [c.281]

Простым видом симметрии, имеющей место для большой группы кристаллов, является аксиальная симметрия, т. е. такая, при которой два направления, например х и с/, эквивалентны. Если квадрупольное взаимодействие мало по сравнению с расстояниями между энергетическими уровнями 2/ + 1 ядра в магнитном поле Яо, то влияние квадрупольного взаимодействия проявляется в нарушении равенства энергетических интервалов между уровнями. Для поля аксиальной симметрии этот эффект можно описать единственным параметром ед [5, 90] [c.36]

Таким образом, можно построить схему энергетических уровней ядра в магнитном поле (рис. 5). Если ограничиться ядрами с / = /а, то [c.10]

Рассмотрим вначале ядро Н (для которого / = /2), жестко закрепленное в кристаллической решетке. Оно будет иметь собственный магнитный момент, что приведет к появлению слабого локализованного магнитного поля Н . Поэтому второе, соседнее ядро будет испытывать влияние поля Я Яь (знак зависит от ориентации первого ядра в магнитном поле). Вследствие этого твердое вещество, содержащее пары водородных ядер, будет давать резонансный спектр в форме дублета (рис. 6.22). Его компоненты соответствуют двум эффективным полям Я Я] , действующим на каждое ядро при его взаимодействии с соседями. Аналогично треугольное расположение водородных ядер дает спектр с тремя пиками, а тетраэдрическое — спектр с довольно плоским пиком, так как ожидаемые четыре максимума обычно разграничиваются нечетко. Можно показать, что [c.225]

Спин ядра, равный /2. соответствует двум возможным ориентациям вектора магнитного момента ядра в магнитном поле — по полю (/П/= /2) и против поля (т,= — /2) при этом состояние т = — /г обладает во внешнем поле несколько более высокой энергией, чем состояние т/= /2. Энергия перехода между этими состояниями равна [c.138]

ПОВЕДЕНИЕ ИЗОЛИРОВАННОГО АТОМНОГО ЯДРА В МАГНИТНЫХ ПОЛЯХ [c.31]

Таким образом, поведение свободного атомного ядра в магнитном поле = Но в зависимости от начальных условий описывается одной из функций [c.33]

Рис. 1-1. Расщепление энергетических уровней ядра в магнитном поле.

Энергии уровней системы электрон — ядро в магнитном поле равны [c.25]

Спин ядра, равный /а, соответствует двум возможным ориентациям вектора магнитного момента ядра в магнитном поле — по полю (т1 = /2) и против поля (т/ =— /г) при этом состояние с т1=— /г обладает во внешнем поле несколько более высокой энергией, нежели состояние с т = 12. Энергия перехода между этими состояниями равна 2 хЯо, где ц —магнитный момент ядра, Но — напряженность внешнего магнитного поля. В поле напряженностью, например, 79,6-10 А/м (10 000 Э) энергия перехода составляет 2-5-10 -79,6-10 -10 = = 10-26 Дж (10->9 Эрг). [c.77]

На расщеплении энергетических уровней ядра в магнитном поле мы останавливаться не будем, отошлем читателя к литературе [1—3]. [c.234]

Эти результаты, полученные на основе классических представлений, могут быть получены также и квантовомеханическим путем, который в некоторых отношениях более удобен при рассмотрении явления резонанса. Каждый из этих двух подходов дает правильное представление о сути явления, и потому нет смысла отдавать предпочтение одному из них. С точки зрения квантовой механики величина представляет собой расщепление энергетического уровня на величину ЛЕ, соответствующую разнице потенциальных энергий ядра в магнитном поле Яо (рис. 1.2). Для ядра со спином 7г ЛЕ = 2[. Нй, и, как мы уже видели, в этом случае возможны [c.16]

От датчика сигнал поступает на регистрирующее устройство. Спектр исследуют как зависимость интенсивности поглощения от напряженности магнитного поля. Для изолированных ядер спектральная кривая представляет собой очень резкий пик полосы по-глош.ения. В твердом теле рассматриваемое ядро жестко закреплено в кристаллической решетке. Оно имеет собственный магнитный момент, что приводит к возникновению слабого локализованного магнитного поля Нь. Поэтому второе, соседнее ядро испытывает влияние поля Н Нь (знак зависит от ориентации первого ядра в магнитном поле). Вследствие этого твердое вещество, содержащее пары ядер, дает резонансный спектр в форме дублета. Его компоненты соответствуют двум эффективным полям Я+Ях,, действующим на каждое ядро при его взаимодействии с соседями. Треугольное расположение ядер дает спектр с тремя пиками, а тетраэдрическое — спектр с плоским пиком, так как ожидаемые четыре максимума обычно сливаются воедино. [c.187]

Радиоспектроскопия основана на поглощении веществом, помещенном в сильное магнитное поле, радиочастотного излучения. Таким свойством обладают только вещества, содержащие ядра определенного типа — ядра, обладающие собственным магнитным моментом. При этом поглощение радиоизлучения вызывает переориентацию ядра в магнитном поле. Важнейщим для органической химии ядром, имеющим магнитный момент, является ядро атома водорода Н. [c.745]

Ядра с четными числами протонов не имеют спнна (7=0) и не имеют магнитного момента, а потому не дают сигналов ЯМР. Другие ядра имеют спин, отличный от нуля (/=5 0), а значит, обладают магнитным моментом. Такие ядра во внешнем магнитном поле Но могут занимать любую из (2/4-1) ориентаций, определяемых магнитным квантовым числом т.1, которое подчиняется правилу квантования. Каждой ориентации ядра в магнитном поле Яо соответствует определенное значение (уровень) энергии. В отсутствие внешнего магнитного поля магнитный момент ядра не проявляется. [c.87]

Рассмотрим механизм передачи влияния магнитного поля ядра по системе ковалентных связей в углеводородном фрагменте (рис. 5.21). Ориентация спина ядра в магнитном поле сопровождается преимущественно антипараллельной ориентацией спинов электронов того же ядра, участвующих в образовании ковалентных связей. Так, на рис. 5.21 ориентация спинов ядра Сд и электрона Нд преимущественно антипараллельна. В соответствии с принципом Паули электроны связи Нд—Сд должны иметь противоположные направления спинов. Поэтому ориентация спинов ядер Нд и Сд (если последнее представлено магнитным изотопом ) будет противоположной. Согласно правилу Хунда все спины валентных электронов, принадлежащих одному и тому же атому, должны быть параллельны, поэтому ориентация спина углерода С (если это магнитное ядро) должна быть преимущественно параллельна спину ядра Нд и антипараллельна спину ядра Нв. Принято считать, что константа J имеет положительный знак, если низкому энергетическому уровню соответствует антипараллельная ориентация спинов взаимодействующих ядер, и отрицательный знак, если ему соответствует параллельная ориентация спинов. Знак константы зависит от числа связей, разделяющих магнитные ядра. Абсолютная величина КССВ также зависит от числа связей, как правило, убывая по мере его возрастания. Число связей, разделяющих ядра, принято обозначать цифровым верхним индексом при 7 V- [c.296]

Ориентация спина ядра в магнитном поле требует определенной ориентации спина электрона, участвующего в образовании связи с соседним атомом, причем спин элек- [c.65]

Третий тип взаимодействий, который можно исследовать с помощью мёссбауэровской спектроскопии,— это сверхтонкая структура уровней энергии ядра в магнитном поле, связанная с эффектом Зеемана. [c.200]

Спектр ДЭЯР регистрируют при сканировании частоты р. ч.-генератора в интервале, включающем частоты v J и Эти частоты отличаются на величину константы сверх-ТОНКОГО взаимодействия Л и симметрично расположены относительно частоты ЯМР (Уо) ядра в магнитном поле, при котором o yщe тBv яeт я насыщение СВЧ. [c.386]

ЭПР-поглои ения в зависимости от частоты р. ч.-генератора называется спектром ДЭЯР. Если при прохождении макси.мумов тщательно измерить частоты этих линий, то можно заметить, что разность п2 — v численно равна константе СТВ, т. е. 20 МГц, измеренной с помощью ЭПР, но теперь определенной с большой точностью. Кроме того, среднее значение частот >а и Уп2 будет близко к Уо = gN Nplk h, частоте ЯМР ядра в магнитном поле Ни. Если ядро, ответственное за сверхтонкое расщепление, не определено, то его можно было бы идентифицировать, исходя из величины gN Если эксперимент повторить, но уже с магнитным полем Нт, то спектр ДЭЯР снова должен состоять из двух линий, разделенных частотой, соответствующей СТВ, и симметрично расположенных (в первом приближении) относительно частоты ЯМР ядра в магнитном поле Нт- Однако относительные интенсивности двух линий в этих двух спектрах ДЭЯР могут быть неодинаковыми (в некоторых системах может наблюдаться только линия ДЭЯР с частотой пи если магнитное поле равно Ни, если магнитное поле равно Нт, то может наблюдаться только линия ДЭЯР с частотой п2- Каждый из этих случаев рассмотрен в разд. 13-3). [c.386]

Уровни энергии ядра в магнитном поле. В отсутствие внешнего. магнитного поля ядра ориентированы. частично и занимают положения с разной энергией. Г1ри наложении. магнитного поля ядра. могут зан.ять различные энергетические уровни в соответствии с определенными ориентациями по отношению к магнитному полю. Если ядро, обладающее магнитным моментом, помещено в однородное магнитное поле с напряжен1юстью Ио, направленное по оси г, то его энергия (по отношению к энергии в отсутствие поля) равна —ргНд. Следовательно, ядро со спином / имеет дискретные уровни энергии 1 ЬЙо, (/—1) —(/—1) —/7Л//0. У ядер водорода (прото- [c.264]

Многие ядра имеют магнитные дипольные моменты. Эти моменты направлены вдоль осей спина ядра, и, если ядро помещено в магнитное поле, энергия зависит от относительной ориентации оси спина и магнитного поля. Если квантовое число ядерного спина равно /, ось сплна может принимать (2/+1) ориентацию относительно фиксированного направления в пространстве. Поэтому у ядра в магнитном поле имеется (2/-Ь 1)-уровней энергии. Если магнитный момент ядра равен 1, а магнитное поле у ядра имеет напряженность Н, то максимальная энергия составит л // (когда 1 и Я направлены в противоположные стороны), а минимальная энергия равна — [111 Д (когда 1 и Н направлены в одну сторону). Полное расстояние между крайними энергетическими уровнями равно 21 1 Я . Поскольку между (2/ + 1) уровнем имеется 2/ интервалов и все уровни эквндистангны, разница энергий двух последовательных уровней составляет [c.378]

Ядерный магнитный резонанс (ЯМР). Многие ядра имеют спин, а поэтому обладают магнитным моментом, Который можно представить мысленно как вектор вдоль оси спина. Не имеют ядерного спина только те ядра, которые имеют четное массовое число и четное число протонов. Квантовомеханически можно показать, что в присутствии магнитного поля компонента вектора спинового углового момента в направлении поля может принимать только определенные значения. Так как магнитный момент параллелен угловому моменту, то компонента магнитного момента в направлении поля тоже является квантованной. Если эту компоненту обозначить через [х , то энергия ядра в магнитном поле Н вдоль направления z будет [c.574]

Частота прецессии ядра в магнитном поле дается уравнением v= 762ц -j- (где [c.581]

Чтобы распространить сказанное на другие ядра, помимо протона, необходимо прибегнуть к характерному для каждого ядра спиновому квантовому числу I. (В литературе, приведенной в конце главы, рассматриваются факторы, от которых зависит величина /.) Число различных ориентаций и, значит, энергетических уровней данного ядра в магнитном поле равно 2/-f 1, где I всегда целое или нолуцелое число. Для протонов, имеющих два уровня, /=72- (В этой главе будут рассматриваться только ядра с /= /2 ) Величина .1 также изменяется от ядра к ядру. Значения / и и для данного ядра трудно предсказать, так что во всех случаях они определялись путем непосредственного измерения. [c.483]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология