Квант спиновое

Ср( ди радиоспектроскопических методов большое значение имеют методы магнитной радиоспектроскопии — ядерный магнитный резонанс (ЯМР) и электронный парамагнитный резонанс (ЭПР). Эти методы основаны на том, что в веш,естве, помеш,енном в сильное магнитное поле, индуцируются энергетические уровни ядер (ЯМР) и электронов (ЭПР), отвечающие изменению спина ядра или спина электрона. Спиновые энергетические переходы соответствуют поглощению квантов радиоволн. [c.147]

Спектры электромагнитного излучения, испускаемого, поглощаемого и рассеиваемого веществом, изучает раздел физики — спектроскопия. Квант поглощаемой или испускаемой веществом энергии соответствует изменению энергии при каком-либо единичном акте атомного или молекулярного процесса (табл. 11). Наиболее коротковолновое излучение (у-излучение) соответствует ядерным процессам. Квантовые переходы внутренних электронов атомов и молекул сопровождаются рентгеновским излучением. Электромагнитное излучение ультрафиолетовой и видимой области спектра отвечает квантовым переходам внешних (валентных) электронов. Колебанию атомов в молекулах отвечает инфракрасное излучение, вращению молекул — дальнее инфракрасное излучение, спиновому переходу элект-1)онов и ядер — радиоизлучение. [c.140]

Спиновые моменты ядер также квантуются. Спиновое квантовое число ядра обозначается буквой I. Оно может принимать целые или полуцелые значения. [c.19]

Это определение температуры распространяется и на квантовые системы, для которых энергетический спектр частиц меняется не непрерывно, а скачкообразно, отличаясь на величину кванта энергии. Для квантовых систем вводится понятие отрицательной абсолютной температуры , смысл которого состоит в следующем. Рассмотрим систему с только двумя уровнями энергии и 3. Примером такой системы является спиновая система. Спин — вращательный момент частицы, с которым связан магнитный момент частица, обладающая спином, ведет себя как элементарный магнетик, занимая во внешнем магнитном поле два возможных положения — с большей энергией и 6] — с меньшей. Применив формулу (1) для такой системы, определим статистическую температуру [c.7]

Спектроскопия ЯМР основана па способности некоторых ядер атомов, обладающих спиновым магнитным моментом, поглощать кванты электромагнитного излучения радиоволнового диапазона. Такими свойствами обладают ядра атомов с массой, выражаемой нечетным числом ( н, д С, д О, р, 1дР и др.), а также ядра атомов с нечетным порядковым номером и массой, выражаемой четным числом ( Н, Ы). Ядерный спин (I) может быть целой или полуцелой величиной [c.231]

Нз-за спинового запрета обратный переход изолированной молекулы Од Б основное состояние также мало вероятен, и требует в среднем статистически около 45 мин [3], т. е. состояние Оа метастабильно переход совершается при этом с испусканием кванта света [4—6], обла- [c.176]

Когда электрон совершает орбитальное движение, он также вращается. Спин электрона 5 описывает ту часть полного орбитального момента, которая соответствует вращению вокруг своей оси 5 принимает значения 1/2. Из-за магнитного обмена между спиновым и орбитальным угловым моментом кванто- [c.70]

В предыдущем разделе было отмечено, что поскольку электроны и некоторые ядра обладают спиновым угловым моментом, они ведут себя подобно маленьким магнитам и стремятся ориентироваться в направлении приложенного поля. Однако в противоположность макроскопическим магнитам энергии электронов и ядер в магнитном поле квантованы, т. е. могут принимать только некоторые дискретные значения. Методами ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) исследуются переходы между этими энергетическими уровнями. Методы ЭПР и ЯМР аналогичны, поэтому ниже основные уравнения для них обсуждаются совместно. [c.497]

Ядерный спин характеризуется спиновым числом I, которое мо кет быть равно нулю или числу, кратному /г- В дальнейшем рассматриваются главным образом ядра со спином, равным Ч2, в первую очередь протон к числу других ядер со спином /2, которые были изучены методом ядерного спинового резонанса, относятся ядра Р и С . Основные изотопы углерода и кислорода С 2 и О немагнитны (/ = 0). Ядро со спином /2, находящееся во внешнем магнитном поле Н, будет иметь одно из двух возможных значений энергии цН, где — составляющая ядерного магнитного момента в направлении Н. Эти энергетические уровни примерно соответствуют ориентации магнитного момента вдоль и против направления магнитного поля. Ориентацию спина можно изменить, т. е. можно возбудить переход с одного энергетического уровня на другой. Переход сопровождается поглощением или испусканием кванта энергии [c.258]

ЭПР - это явление резонансного поглощения энергии электромагнитных волн парамагнитными частицами, помещенными в постоянное магнитное поле. Термин резонанс отражает необходимость строгого соответствия между разностью энергетических уровней и энергией кванта электромагнитного излучения. Поглощение энергии индуцирует переходы между энергетическими уровнями, обусловленные различной ориентацией магнитных моментов электронов (а не ядер, как в случае ЯМР) в пространстве. Поскольку магнитный и механический момент полностью заполненных электронных оболочек атомов равен нулю, метод ЭПР применим только для систем с ненулевым суммарным спиновым моментом электронов, т.е. для парамагнитных систем с незаполненной до конца оболочкой. К ним относятся [c.277]

Спин ядра характеризуется ядерным спиновым квантовым числом I, которое может иметь значения, кратные /г- Например, спин протона составляет /21 спин ядра "В - /2. По отношению к определенному направлению в пространстве, в частности по отношению к внешнему магнитному полю, спин ядра может иметь лишь определенные квантованные ориентации, причем разным ориентациям соответствует разная энергия. В соответствии с квантовой механикой число разрешенных ориентаций равно 21+1, а расстояния между отдельными энергетическими уровнями, возникающими в магнитном поле, пропорциональны его напряженности. Переходы между отдельными уровнями могут происходить при поглощении квантов электромагнитного излучения, имеющих энергию, точно соответствующую разностям между этими уровнями. Обычно образец непрерывно облучается слабым радиочастотным излучением (частота порядка сотен МГц), а напряженность [c.469]

Энергия электрона в атоме характеризуется главным квантовым числом п (1, 2, 3,., .), орбитальным квантовым числом I (О, 1, 2, 3,. .., т. е. состояние, обозначаемое буквами 5, р, ё, и спиновым кванто- [c.76]

Проекция момента количества движения на какое-либо выделенное направление в пространстве также принимает не все возможные, а только определенные дискретные значения ( квантуется ) и значения ее определяются магнитным квантовым числом гп, для которого возможны все целые значения между +1. .. О. .. —I. И, наконец, электрон обладает собственным моментом количества движения, определяемым спиновым квантовым числом 5, принимающим значение + /2 и —7г- [c.18]

Значительное количество экспериментальных работ посвящено изучению температурной зависимости времени релаксации обзор этих исследований сделали Альтшулер и Козырев [90]. В твердых телах при низкой температуре релаксация осуществляется либо за счет прямого процесса, обусловленного резонансным обменом квантов между спиновой системой и решеткой, либо за счет комбинационного (рамановского) процесса, связанного с неупругим рассеянием фононов на спинах. Для 5 = /2 [91] были получены зависимости спин-решеточной релаксации, определяемые этими двумя процессами (см. также [92]) [c.406]

Протон имеет спиновое число V (обычные углерод и кислород 0 имеют 1 = 0 и поэтому немагнитны). Если поместить магнитное ядро во внешнее магнитное поле, то окажется, что для магнитного диполя разрешен лишь дискретный набор ориентаций, т. е. эта система квантована. Магнитное ядро может иметь любую из (2/ + 1) ориентаций по отношению к направлению внешнего магнитного поля. Так, для протона (/ = 7г) во внешнем магнитном поле возможны лишь две ориентации, соответствующие энергетическим уровням [1Но (где Но—напряженность внешнего магнитного поля). Очевидно, что для ядра с / > 7г возможно большее число ориентаций, или энергетических уровней. Переход протона из одной возможной ориентации в другую может быть индуцирован поглощением или испусканием кванта энергии Е = Ьу = 2 1Ип (где V — частота поглощенного или испускаемого излучения). Так, для протонов в магнитном поле напряженностью 14 ООО э эта энергия соответствует частоте около 60 Мгц, т. е. попадает в диапазон УКВ и телевизионного вещания. [c.70]

Кванты спиновых волн называются магнонами [5, б ], они подчиняются статистике Бозе—Эйнштейна. [c.78]

Протоны, как и электроны, обладают половиной кванта спинового углового момента и поэтому имеют магнитный момент, ассоциированный со спином и равный ( /2)0/2 + 1) /2" е/2/ПрС (см. стр. 48). В то время как для электрона равно —2,00023 (знак минус указывает на то, что магнитный момент направлен в сторону, противоположную направлению спинового момента), значение g для протона составляет -Ь5,585. Величина ек1АпгПрС называется ядерным магнетоном, и, поскольку протоны приблизительно в 2000 раз тяжелее электронов, ядерный магнетон примерно в 2000 раз меньше магнетона Бора. Поведение ядерных магнитных моментов во внешнем магнитном поле совершенно аналогично поведению электронных спиновых моментов (стр. 49), причем точно также можно определить и ядер ную парамагнитную восприимчивость. Поскольку в выражение для восприимчивости входит квадрат магнитного момента, ядерные парамагнитные восприимчивости более чем в миллион раз меньше обычных парамагнитных восприимчивостей, и поэтохму их не удается измерить с помощью обычных методов. [c.343]

Ядро с ядерным спиновым квантовым числом I 1 также характеризуется электрическим моментом, и неспаренный электрон взаимодействует как с магнитным ядерным, так и с электрическим моментом. Градиент электрического поля на ядре может взаимодействовать с ква-друпольным моментом (такое взаимодействие изучается с помощью спектроскопии ядерного квадрупольного резонанса), и это взаимодействие влияет на энергии электронных спиновых состояний через ядерно-электронное магнитное взаимодействие как возмущение второго порядка. Влияние квадрупольного взаимодействия обычно носит сложный характер, поскольку этому взаимодействию сопутствует значительно большее магнитное СТВ. Ориентация ядерного момента квантуется как по отношению к градиенту электрического поля, так и по отношению к направлению магнитного поля. Если направление магнитного поля и оси кристалла параллельны, квадрупольное взаимодействие приводит только к небольшому смещению всех энергетических уровней на по- [c.45]

Как известно, энергия атома может иметь ряд дискретных значений, о которых говорят как об энергетических уровнях или термах. Переход электрона между верхним и нижним термом сопровождается излучением кванта с определенной энергией, т. е. в спектре элемента возникает линия, соответствующая этому переходу. Значение энергии уровня характеризуется набором квантовых чисел п — главное квантовое число, I — орбитальное квантовое число, т — магнитное квантовое число, л—спиновое квантовое число. Положение уровней (термов) в многоэлектронном атоме, в общем случае, определяется как значением п, так и значением полного орбитального момента [c.8]

Метод ЯМР заключается в следующем. Ядра некоторых атомов, в том числе и водорода (протона), обладают собственным моментом количества движения — ядерньш спином, который характеризуется спиновым квантовым числом /. При вращении заряженного ядра возникает магнитное поле, направленное по оси вращения. Другими словами, ядро ведет себя подобно маленькому магниту с магнитным моментом рц. Магнитный момент квантуется, т. е. ядро с ядерным спиновым числом / может ориентироваться во внешнем однородном магнитном поле На различными способами, число которых определяется магнитным квантовым числом т/. Каждой такой ориентации ядра соответствует определенное значение энергии. Ядра некоторых элементов, имеющих спиновое квантовое число I = = /а ( Н, зф), во внешнем магнитном [c.146]

Особенность квантовых частиц состоит в том, что им присуще собственное внутреннее движение, представляемое как вращение частицы вокруг собственной оси. Связанный с этим вращением собственный момент количества движения называют спином частицы. Величина момента равна [s(s-(-1)] / Й, где S — спиновое число, определяемое природой частицы и имеющее целое или полуцелое значение. Так, для электрона, протона и нейтрона s = /2, для фотона s= 1. Ориентация спинового момента количества движения квантована и задается значением спинового магнитного числа tUs, которое может принимать значения —s, —s+1.. ... s (всего 2s + 1 возможных значений) для электрона, например, это два значения — /2 и /г- Величина nish определяет проекцию момента на произвольную ось в пространстве. [c.79]

Спиновое квантовое число. Кроме орбитального момента количества движения, электрон обладает собственным моментом количества движения в результате вращения вокруг своей оси. Это движение носит название спина . Как и всякому другому движению, ему соответствует момент количества движения. Сипи электрона грубо можно представить как его враидение вокруг собственной оси по часовой стрелке пли против нее. Спиновый момент количества движения электрона квантуется н может принимать два значения, которые обозначают +1/2 и —1/2 или просто + н —. Спиновое квантовое число s является четвертым квантовым числом. [c.59]

Авакян П. и Меррифилд Р. исследовали влияние внешнего магнитного поля на триплет-триплетную аннигиляцию экситонов в молекулярных кристаллах [2]. При столкновении двух триплетных экситонов возможен перенос энергии с образованием одной синглетно-возбужденной молекулы. Образовавшаяся таким образом возбужденная молекула высвечивает квант света, и в эксперименте регистрируется именно эта задержанная флуоресценция. Физика магнитного полевого эффекта для этого процесса связана с тем, что два триплетных экситона встречаются в состояниях с суммарным спином 5 = О, 1 или 2. Только пара триплетных экситонов с 5 = О дает задержанную флуоресценцию. Но если при встрече двух экситонов происходит спиновая динамика, т.е. осуществляются переходы между состояниями с 5 = О, 1, 2, то в итоге в задержанную флуоресценцию могут дать вклад все столкновения, столкновения с разными значениями суммарного спина в момент сближения экситонов друг к другу. Насколько эта спиновая динамика окажется эффективной, зависит от напряженности внешнего магнитного поля. Как мы увидим позже, формально схема влияния внешнего магнитного поля на аннигиляцию триплетных экситонов аналогична ситуации рекомбинации РП. Отличие прежде всего в том, что аннигиляция триплетных экситонов - это еще не химическая реакция, и в том, что в случае триплетных экситонов и в случае радикалов эффективны разные магнитные взаимодействия. [c.5]

Переход (3) (2) не учитывается, так как в соответстви с правилами отбора допустимы только такие переходы, для которых суммарный спин волновой функции изменяется на единицу (Атт = 1). Это соответствует разумному допущению с том, что один квант может изменить ориентацию лишь одногс ядра. В табл. V. 1 (А) приведены результаты анализа системь АВ без спин-спинового взаимодействия. Расчет относительны) интенсивностей отдельных переходов рассмотрен в разд. 4.3.2 [c.152]

Не входя в детали строгого рассмотрения, можно получить представление о результатах экспериментов по двойному резонансу на основе классической модели ЯМР-эксперимента, как это было описано в гл, VII. Для случая, когда частота V2 второго поля совпадает с ларморовой частотой ядра А, оказывается, что Вэфф = В2, т. е. вектор цд прецессирует вокруг В2 и, таким образом, вокруг оси х. Следовательно, цд направлен практически перпендикулярно вектору цх. Векторы ядерного спина /(X) и /(А) квантуются тогда вдоль осей z я х соответственно. Таким образом, они ортогональны и их скалярное произведение, т. е. скалярное спин-спиновое взаимодействие, становится равным нулю, согласно уравнению (II. 6). [c.306]

Состояние резонанса наступает тогда, когда постоянное магнитное поле создает та1дто разность энергий Д двух спиновых состояний ядра атома (например, +У и как на рис. 4.10), которая равна поглощаемому кванту высокочастотного электромагнитного излучения [c.119]

С позиций квантово-механической модели состояния спина (электронного и ядерного) и магнитного момента /1 квантованы. В отсутствие внешнего магнигного поля состояния частицы, характеризующиеся спиновыми квантовыми числами /2, вырождены, т. е. имеют одно и то же значение энергии. При помещении частицы (рис. 11.84) в постоянное магнитное попе Щ вырождение снимается и энергии уровней с т, = +у и И, = "Я оказываются неравными. Это выражается в расщеплении уровней энергии в магнитном ноле (эффект Зеемана). Дпя электрона состояние с и , = -X (состояние Р) отвечает более низкому значению энергии, чем [c.343]

В качестве простейшего примера выберем ядро водорода — протон. Протон обладает собственным механическим моментом спином 8 и соответствующим собственным магаитным моментом т. Другами словами, протон можно рассматривать, как маленький магнит с северным и южным полюсами. Магнитный момент протона пропорционален его механическому моменту, и их отношение ( гиромагнитное отношение ) s/m, обозначаемое обычно 7, является размерной константой. Значение ядерного магнитного момента протона в определенных единицах (точное значение для нас не важно) равно V2 (так называемое спиновое квантовое число). В магнитном поле т и, соответственно, s могут иметь различные проекции на выбранную ось координат, например, тп и s . Эти величины также квантуются и для протона могут иметь только следующие значения т, = s/t = % г = /2- [c.45]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология