Спин-орбитальное взаимодействие Спин-поляризация

Релятивистская К.м. рассматривает квантовые законы движения микрочастиц, удовлетворяющие требованиям теории относительности. Осн. ур-ния релятивистской К. м. строго сформулированы только для одной частицы, напр, ур-ние Дирака для электрона либо любой др. микрочастицы со спином /2 ур-ние Клейна - Гордона - Фока для частицы со спином 0. Релятивистские эффекты велики при энергиях частицы, сравнимых с ее энергией покоя, когда становится необходимым рассматривать частицу, создаваемое ею поле н внеш. поле как единое целое (квантовое поле), в к-ром могут возникать (рождаться) и исчезать (уничтожаться) др. частицы. Последоват. описание таких систем возможно только в рамках квантовой теории поля. Тем не менее в большинстве атомных и мол. задач достаточно ограничиться приближенным учетом требований теории относительности, что позволяет для их решения либо построить систему одноэлектронных ур-ний типа ур-ния Дирака, либо перейти к феноменологич. обобщению одноэлектронного релятивистского подхода на многоэлектронные системы. В таких обобщениях к обычному (нерелятивистскому) гамильтониану добавляются поправочные члены, учитывающие, напр., спин-орбитальное взаимодействие, зависимость массы электрона от его скорости (масс-поляризац. поправка), зависимость кулоновского закона взаимод. от скоростей заряженных частиц (дарвиновский член), электрон-ядерное контактное сверхтонкое взаимодействие и др. [c.365]

Из (121,19) следует, что степень поляризации будет наибольшей при углах рассеяния 0 90°. Степень поляризации пропорциональна величине спин-орбитального взаимодействия- и отношению С мнимой части оптического потенциала к действительной. [c.578]

В разд. 1.6 уже упоминалось, что возможно прямое взаимодействие ядерных спинов через пространство, приводящее к диполь-ному уширению линий. Кроме этого, ядра могут обмениваться информацией о состоянии спинов косвенным путем — через химические связи между атомами. Это взаимодействие осуществляется путем незначительной поляризации спинов или орбитального движения валентных электронов и на него не оказывает влияния молекулярное движение. Не зависит оно также и от величины Яо. Если два ядра со спином 7г связаны таким взаимодействием, то каждое ядро расщепляет сигнал другого ядра на дублет, поскольку в ансамбле множества подобных пар практически поровну ядер, соседи которых ориентированы по (-ЬУг) или против (—Уг) приложенного поля (см. схему, а). [c.41]

Было обнаружено также, что анализ экспериментов по рассеянию нуклонов при высоких энергиях требует включения в выражение для потенциальной энергии члена, зависящего от относительной ориентации векторов спина нуклонов и орбитального момента количества движения системы. В этих опытах была замечена также частичная поляризация протонов при рассеянии неполяризованного (случайное направление спинов) первичного пучка неполяризованным рассеивателем. Взаимодействие, вызывающее подобную поляризацию, известно под названием спин-орби-тальной связи. [c.275]

Сверхтонкое взаимодействие и ионность в ковалентных полупроводниках. Наиболее полно представлены результаты измерения спектров э.п.р. Мп в ковалентных полупроводниках. Двухвалентный марганец имеет Зс -конфигурацию электронов и 55/2-состояние. Электрическое поле кристалла не должно непосредственно влиять на такое сферически симметричное состояние. Однако хорошо известно, что расщепление 55/2-состояния внутрикристал-лическим полем все-таки имеет место. Учет вклада возбужденных состояний в основное состояние под влиянием процессов, представляющих собой комбинацию штарковского, спин-орбитального и спин-спинового взаимодействий, объясняет наблюдающееся расщепление 55/2-состояния на дублет и триплет [4]. Контактное сверхтонкое взаимодействие в состоянии 55/2 объясняется спиновой поляризацией внутренних 15 -, 25 -, Зз -оболочек [5] и представляет собой взаимодействие между магнитным моментом ядра и магнитным полем на ядре Я , образованным неспаренными электронами и определяемым из соотношения [c.52]

Тогда эффективный обменный параметр /афф представляет собой сумму двух вкладов, и знак его зависит от их относительной величины. Существуют некоторые признаки, по которым можно считать, что в рассматриваемом случае редкоземельных диалюминидов преобладает вклад от межполосного смешивания [93]. Трудно сказать, какую часть кажущегося замораживания момента РЗМ можно приписать отрицательной поляризации электронов проводимости, но, по-видимому, по крайней мере в ряде случаев нет необходимости привлекать эффекты кристал-личёского поля для объяснения наблюдаемой намагниченности. Леви [94, 95] недавно указал, что простая теория РККИ способна дать количественное объяснение основных экспериментальных параметров редкоземельных интерметаллидов, таких,, например, как температура Кюри. Он предложил включить эффекты спин-орбитального взаимодействия электронов проводимости в полный косвенный обмен путем введения парных взаимодействий типа [c.44]

Спин-орбитальное взаимодействие. Этот важный вид взаимодействия— взаимодействие спина частицы с ее орбитальным моментом количества движения,— который пока еще не рассматривался, был указан независимо Гепперт-Майер [5], Хакселем, Йенсеном и Суэссом [7]. Подобное взаимодействие уже обсуждалось в проблеме атома, где, однако, оно играло относительно меньшую роль оно проявляется также (см. раздел А) в поляризации при рассеянии частиц. [c.283]

Релаксационный механизм 2, который наиболее часто встречается в непроводящих твердых телах, зависит от числа неспаренных электронов в веществе, в большинстве случаев обусловленного присутствием парамагнитных ионов в кристалле. Однако иногда механизм релаксации может быть связан и с наличием центров окраски. Магнитный момент электрона, будучи в 10 раз больше магнитного момента ядра, создает около себя большие переменные магнитные поля и вызывает быструю релаксацию ядерного спина у рядом расположенных ядер. Переменное поле обусловлено малым временем спин-решеточной релаксации электрона в изоляторах (Г] электрона а 10 — 10 сек) за счет спин-орбитальной связи электрона с решеткой (раздел П1,А, 2). Ядра, удаленные на 10 или более ангстрем от электронного спина, мало подвергаются действию его магнитного поля, так как оно уменьшается с расстоянием пропорционально 1/гЗ. Однако и эти ядра в присутствии электронного спина релаксируют быстрее за счет диффузии ядерного спина. Ядра, удаленные от неспаренного электрона, являются горячими в том смысле, что в присутствии сильного радиочастотного поля они окажутся дальше от термического равновесия, чем ядерные спины, близкие к примесному центру, и, следовательно, суммарная спиновая поляризация будет смещена к примесному центру за счет диполь-дипольного взаимодействия при одновременных спиновых переходах между одинаковыми спинами и без изменения суммарной энергии. Скорость такой диффузии спинов пропорциональна 1/Т2. Количественное выражение для времени ядерной релаксации, включающее величины концентрации примеси, времени релаксации электронного спина и времени ядерной спин-спиновой релаксации было получено Ху-цишвили [57] достаточно строгим способом для малых концентраций примеси. Несколько сот частей парамагнитных примесей на миллион могут дать времена релаксации в пределах от 10- до 10"3 сек при комнатной температуре. [c.26]

Поляризация электронов, возникающая по триплетному механизму, строго говоря, пе является химической. Она возникает в триплетных молекулах вследствие того, что при переходе молекулы из возбужденного синглетного состояния в триплетное скорость заселения иодсостояппй Т+, То и Г различны (из-за анизотропии спин-орбитального взаи.модействия) кроме того, скорости дезактивации (релаксации) этих подсостояний также различаются (из-за анизотропии дипольного взаимодействия). Это приводит к неравновесной заселенности подсостояний и То триплетной молекулы. Если такая триплетная молекула реагирует с образованием двух радикалов, то неравновесная заселенность переносится в радикалы и обнаруживается в спектрах ЭПР этих радикалов. Необходимо лишь, чтобы характеристическое время химической реакции триплетной молекулы было короче времени спнн-решеточной релаксации этой молекулы другими словами, нужно, чтобы молекула с неравновесной заселенностью триплетных подсостояний перенесла эту неравновесность в радикалы раньше, чем она ее потеряет вследствие спин-решеточной релаксации. [c.46]

Довольно широкое применение в фотохимии при исследовании промежуточных продуктов нашли методы магнитного резонанса. Для исследований как дублетных радикалов, так и молекул в триплетном возбужденном состоянии используется собственно метод электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). Хотя в газовой фазе молекулы с орбитальным моментом (например, Ог Дг) также дают парамагнитный резонанс, основной областью применения этого метода являются исследования в жидкой фазе. Один из недостатков собственно метода ЭПР заключается в ограниченном временном разрешении (около I мкс), преимущественно обусловленном параметрами микроволнового резонатора. Метод спинового эха позволяет достигать временного разрешения примерно 50 нс. Однако наилучшее временное разрешение порядка нескольких наносекунд дает метод оптически детектируемого магнитного резонанса (ОДМР). Этот метод относится к большой группе методов двойного резонанса. Переход в микроволновой области распознается не по поглощению, непосредственно измеряемому в микроволновом диапазоне, а по некоторому эффекту, например изменению поглощения или флуоресценции в видимой области вследствие изменений взаимодействия при перераспределении заселенностей спиновых состояний. Мы уже ссылались (см. разд. 3.7) на метод химической поляризации ядер и метод химически индуцированной динамической поляризации электронного спина при изучении поведения радикальных пар. В первом методе используется поляризация рекомбинирующих мо- [c.198]

Спиновое взаимодействие между протонами обусловливает магнитную поляризацию промежуточного электронного облака, как это указывалось на стр. 289. Взаимодействие между протонами и электронами может происходить по различным механизмам (Рамзей [52]) с участием магнитных моментов, связанных как с орбитальным движением электронов, так и с электронным спином, но, по-видимому, только один из этих факторов является достаточно существенным для объяснения наблюдаемой величины взаимодействия. Речь идет о влиянии электронного спина, известного под названием фермиевского или контактного взаимодействия, поскольку оно зависит от плотностей электронных спинов у про.тонов. Величина константы связи может быть вычислена методом возмущений второго порядка [52], согласно которому возбужденные триплетные состояния вводятся в волновую функцию молекулярных электронов, или путем дальнейщего приближения, для чего средняя величина энергии возбуждения берется непосредственно из волновой функции основного состояния. Именно так сделал Рамзей в случае молекулярного водорода, использовав функцию Джемса — Кулиджа. Было использовано произведение атомных орбит по Гейтлер-Лондону [33] Карплус и сотр. [61, 62, 119] рассчитали приближенным методом величины ряда валентных связей. Эти данные позволили получить теоретическое значение константы связи в метане, равное 10,4 1,0 гц константа связи, определенная по расщеплению спектра H3D, составляет 12,4 1,6 гц. Кроме того, предсказано, что константа связи J между протонами внутри метиленовой группировки [61]является чувствительной функцией угла связи Н—С—Н зависимость такова, что J уменьшается от величины примерно 20 гц при валентном угле 105° до нуля с расщирением угла примерно до 125° при более щироких углах можно ожидать появления небольших отрицательных значений J. Число молекул, для которых точно известен валентный угол Н—С—Н, весьма ограниченно в тех случаях, когда эти углы известны, экспериментальные данные согласуются с вычисленной кривой. В частности, в отнощении двух геминальных водородов в винилиденовой груп--пе>С = СН2 можно предсказать, что они взаимодействуют очень слабо (7 S1 гц), так как центральный атом углерода является- хр -гибридизованным, а угол Н—С—Н велик константы связи поэтому малы, что согласуется с экспериментальными данными. [c.307]

Рассмотрим вначале взаимодействие У у8(г) между изолированной парой ионов, ионом 1 сорта у и ионом 2 сорта б с рас< стоянием между ядрами г. Когда г весьма велико, Ууб обращается в нуль, и электронная плотность вокруг каждого иона при такой конфигурации сферически симметрична. Можно различать два случая 1) г настолько мало, что электронные облака существенно перекрываются 2) г настолько велико, что перекрытие исключается, но в то же время достаточно мало, так что происходит взаимная поляризация электронных облаков. В первом случае г весьма мало, так что система орбитальных электронов обоих ионов заключена в одной и той же области пространства. Электроны с одинаковыми спинами, согласно принципу Паули, не могут находиться в одном состоянии, что приводит к вытеснению электронных облаков из области перекрытия между ядрами I и 2. Кроме того, локализация большого числа электронов в малом объеме (область перекрытия) должна была бы привести к значительному росту кинетической энергии всех находящихся там электронов, независимо от их спина. Таким образом, роль обоих эффектов сводится к вытеснению электронов из области, лежащей между ядрами. Из теоремы Геллмана — Фейнмана вытекает, что в этом случае ядра должны испытывать очень сильное отталкивание. [c.83]

Рассмотрим вкратце результаты, полученные при исследовании солей Ре + и Ре +. Соли трехвалентного железа являются простейшей моделью, поскольку электронная конфигурация Зй наружной оболочки иона железа Ре отвечает отсутствию орбитального момента (терм ь/з) (в слабом кристаллическом поле лигандов). Соли Ре — к тому же диэлектрики, т. е. в них нет электронов проводимости, а следовательно, они не дают вклада в контактное ферми-взаимодействие. Ниже температуры Нееля атомные магнитные моменты выстраиваются вследствие обменного взаимодействия, так что каждый атом имеет среднее во времени значение компоненты намагниченности вдоль оси внешнего магнитного поля Но. Как указывалось выше, вклад дипольного взаимодействия в магнитные поля по крайней мере на порядок меньше наблюдаемых величин. Следовательно, в данном случае поле на ядрах определяется почти целиком поляризацией внутренних -электронов, которая приводит к отличной от нуля величине контактного ферми-взаимодействия. Как показали исследования большого количества соединений трехвалентного железа, величина магнитного поля, приходящаяся на спин, равный единице, колеблется в пределах от 210 до 250 кэ (а сами абсолютные значения полей составляют Я ж 450 550 кэ). Меньшие величины характерны для окислов, большие — для фторидов. Для солей двухвалентного железа интервал величин полей гораздо шире — они изменяются от 220 кэ для Ре " в СоО до 330 кэ для РеРг и до 485 кэ для Ре + в Рез04. Причина такого разброса в величинах полей, по-видимому, лежит в различных вкладах орбитального момента Зй-электро-нов [17]. [c.71]