Магнитный момент электрона: спин, заряд и орбитальное движение. Значение, единицы измерения (магнетон Бора) и факторы, влияющие на момент. Физика атома.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Спин электрона
Spin of an electron
В атомной физике магнитный момент электрона, или точнее, магнитный дипольный момент электрона, представляет собой магнитный момент электрона, обусловленный его внутренними свойствами – спином и электрическим зарядом. Значение магнитного момента электрона (символ μe) в единицах магнитона Бора (μB) равно 1,00115965218059, значение, измеренное с относительной погрешностью 1,3.
In atomic physics, the electron magnetic moment, or more specifically the electron magnetic dipole moment, is the magnetic moment of an electron resulting from its intrinsic properties of spin and electric charge. The value of the electron magnetic moment (symbol μe) is In units of the Bohr magneton (μB), it is 1.00115965218059, a value that was measured with a relative accuracy of 1.3.
Орбитальный магнитный дипольный момент
Оборот электрона вокруг оси, проходящей через другой объект, например, ядро, порождает орбитальный магнитный дипольный момент. Предположим, что угловой момент для орбитального движения равен 'L'. Тогда орбитальный магнитный дипольный момент равен
The revolution of an electron around an axis through another object, such as the nucleus, gives rise to the orbital magnetic dipole moment. Suppose that the angular momentum for the orbital motion is 'L'. Then the orbital magnetic dipole moment is
Здесь gL – орбитальный g-фактор электрона, а μB – магнетон Бора. Значение gL точно равно единице, что следует из квантово-механического аргумента, аналогичного выводу классического гиромагнитного отношения.
Here gL is the electron orbital g factor and μB is the Bohr magneton. The value of gL is exactly equal to one, by a quantum mechanical argument analogous to the derivation of the classical gyromagnetic ratio.
История
Магнитный момент электрона неразрывно связан со спином электрона и был впервые предложен в рамках ранних моделей атома в начале двадцатого века. Первым, кто выдвинул идею спина электрона, был Артур Комптон в своей работе 1921 года, посвященной исследованию ферромагнитных веществ с помощью рентгеновских лучей. В статье Комптон писал: "Пожалуй, наиболее естественным и, безусловно, наиболее общепринятым представлением о природе элементарного магнита является то, что вращение электронов по орбитам внутри атома наделяет атом в целом свойствами крошечного постоянного магнита". Ирвинг Лангмуир объяснил в своей статье 1919 года, касающейся электронов в их оболочках: "Ридберг указал на то, что эти числа получаются из ряда. Множитель два указывает на фундаментальную двукратную симметрию для всех стабильных атомов". Эта концепция была принята Эдмундом Стоунером в октябре 1924 года в его статье "Распределение электронов по атомным уровням", опубликованной в журнале Philosophical Magazine. Вольфганг Паули предположил, что для этого требуется четвертое квантовое число, принимающее два значения.
The electron magnetic moment is intrinsically connected to electron spin and was first hypothesized during the early models of the atom in the early twentieth century. The first to introduce the idea of electron spin was Arthur Compton in his 1921 paper on investigations of ferromagnetic substances with X rays. In Compton's article, he wrote: "Perhaps the most natural, and certainly the most generally accepted view of the nature of the elementary magnet, is that the revolution of electrons in orbits within the atom give to the atom as a whole the properties of a tiny permanent magnet." Irving Langmuir had explained in his 1919 paper regarding electrons in their shells, "Rydberg has pointed out that these numbers are obtained from the series The factor two suggests a fundamental two fold symmetry for all stable atoms." This configuration was adopted by Edmund Stoner, in October 1924 in his paper 'The Distribution of Electrons Among Atomic Levels' published in the Philosophical Magazine. Wolfgang Pauli hypothesized that this required a fourth quantum number with a two valuedness.
Измерение
Существование аномального магнитного момента электрона было экспериментально обнаружено методом магнитного резонанса. Магнитный момент электрона измерялся с использованием одноэлектронного квантового циклотрона и квантовой неразрушающей спектроскопии. Частота спина электрона определяется g-фактором.
The existence of the anomalous magnetic moment of the electron has been detected experimentally by magnetic resonance method. The magnetic moment of the electron has been measured using a one electron quantum cyclotron and quantum nondemolition spectroscopy. The spin frequency of the electron is determined by the g factor.