Магнитный момент

Определение "Магнитный момент" в Большой Советской Энциклопедии


Магнитный момент, основная величина, характеризующая магнитные свойства вещества. Источником магнетизма, согласно классической теории электромагнитных явлений, являются электрические макро- и микротоки. Элементарным источником магнетизма считают замкнутый ток. Из опыта и классической теории электромагнитного поля следует, что магнитные действия замкнутого тока (контура с током) определены, если известно произведение (М) силы тока i на площадь контура s (М = i s/c  в СГС системе единиц, с - скорость света). Вектор М и есть, по определению, Магнитный момент Его можно записать и в иной форме: М = m l, где m - эквивалентный магнитный заряд контура, а l - расстояние между «зарядами» противоположных знаков (+ и -).


Магнитный момент обладают элементарные частицы, атомные ядра, электронные оболочки атомов и молекул. Магнитный момент элементарных частиц (электронов, протонов, нейтронов и других), как показала квантовая механика, обусловлен существованием у них собственного механического момента - спина. Магнитный момент ядер складываются из собственных (спиновых) Магнитный момент образующих эти ядра протонов и нейтронов, а также Магнитный момент, связанных с их орбитальным движением внутри ядра. Магнитный момент электронных оболочек атомов и молекул складываются из спиновых и орбитальных Магнитный момент электронов. Спиновый магнитный момент электрона mсп может иметь две равные и противоположно направленные проекции на направление внешнего магнитного поля Н. Абсолютная величина проекции


где mв= (9,274096 ±0,000065)·10-21эрг/гс - Бора магнетон, , где h - Планка постоянная, е и me - заряд и масса электрона, с  - скорость света; SH - проекция спинового механического момента на направление поля H. Абсолютная величина спинового Магнитный момент



где s = 1/2 - спиновое квантовое число. Отношение спинового Магнитный момент к механическому моменту (спину)
,
так как спин
.


Исследования атомных спектров показали, что mНсп фактически равно не mв, а mв (1 + 0,0116). Это обусловлено действием на электрон так называемых нулевых колебаний электромагнитного поля (см. Квантовая электродинамика, Радиационные поправки).


  Орбитальный Магнитный момент электрона mорб связан с механическим орбитальным моментом орб соотношением gopб = |mорб| / |
где gJ - магнитомеханическое отношение электронной оболочки, J - полное угловое квантовое число.
Магнитный момент протона, спин которого равен

должен был бы по аналогии с электроном равняться
,


где Mp - масса протона, которая в 1836,5 раз больше me, mяд - ядерный магнетон, равный 1/1836,5mв. У нейтрона же Магнитный момент должен был бы отсутствовать, поскольку он лишён заряда. Однако опыт показал, что Магнитный момент протона mp = 2,7927mяд, а нейтрона mn = -1,91315mяд. Это обусловлено наличием мезонных полей около нуклонов, определяющих их специфические ядерные взаимодействия (см. Ядерные силы, Мезоны) и влияющих на их электромагнитные свойства. Суммарные Магнитный момент сложных атомных ядер не являются кратными mяд или mp и mn. Таким образом, Магнитный момент ядра калия  равен -1,29 mяд. Причиной этой неаддитивности является влияние ядерных сил, действующих между образующими ядро нуклонами. Магнитный момент атома в целом равен векторной сумме Магнитный момент электронной оболочки и атомного ядра.


Для характеристики магнитного состояния макроскопических тел вычисляется среднее значение результирующего Магнитный момент всех образующих тело микрочастиц. Отнесённый к единице объёма тела Магнитный момент называется намагниченностью. Для макротел, особенно в случае тел с атомным магнитным упорядочением (ферро-, ферри- и антиферромагнетики), вводят понятие средних атомных Магнитный момент как среднего значения Магнитный момент, приходящегося на один атом (ион) - носитель Магнитный момент в теле. В веществах с магнитным порядком эти средние атомные Магнитный момент получаются как частное от деления самопроизвольной намагниченности ферромагнитных тел или магнитных подрешёток в ферри- и антиферромагнетиках (при абсолютном нуле температуры) на число атомов - носителей Магнитный момент в единице объёма. Обычно эти средние атомные Магнитный момент отличаются от Магнитный момент изолированных атомов; их значения в магнетонах Бора mв оказываются дробными (например, в переходных d-металлах Fe, Со и Ni соответственно 2,218 mв, 1,715 mв и 0,604 mв) Это различие обусловлено изменением движения d-электронов (носителей Магнитный момент) в кристалле по сравнению с движением в изолированных атомах. В случае редкоземельных металлов (лантанидов), а также неметаллических ферро- или ферримагнитных соединений (например, ферриты) недостроенные d- или f-слои электронной оболочки (основные атомные носители Магнитный момент) соседних ионов в кристалле перекрываются слабо, поэтому заметной коллективизации этих слоев (как в d-металлах) нет и Магнитный момент таких тел изменяются мало по сравнению с изолированными атомами. Непосредственное опытное определение Магнитный момент на атомах в кристалле стало возможным в результате применения методов магнитной нейтронографии, радиоспектроскопии (ЯМР, ЭПР, ФМР и т.п.) и Мёссбауэра эффекта. Для парамагнетиков также можно ввести понятие среднего атомного Магнитный момент, который определяется через найденную на опыте постоянную Кюри, входящую в выражение для Кюри закона или Кюри - Вейса закона (см. Парамагнетизм).


Лит.: Тамм И. Е., Основы теории электричества, 8 изд., М., 1966; Ландау Л. Д. и Лифшиц Е. М., Электродинамика сплошных сред, М., 1959; Дорфман Я. Г., Магнитные свойства и строение вещества, М., 1955; Вонсовский С. В., Магнетизм микрочастиц, М., 1973.
  С. В. Вонсовский.



"БСЭ" >> "М" >> "МА" >> "МАГ" >> "МАГН"

Статья про "Магнитный момент" в Большой Советской Энциклопедии была прочитана 754 раз
Коптим скумбрию в коробке
Кишки на гриле

TOP 20