- •Розділ 1 магнітні властивості атомів і молекул
- •1.1 Механічний та магнітний моменти електрона в атомі
- •1.2 Спін. Спін - орбітальна взаємодія
- •1.3 Механічний та магнітний моменти багатоелектронного атома
- •1.4 Принцип Паулі. Періодична система елементів Менделєєва
- •Питання і завдання до розділу 1
- •Розділ 2 магнітні властивості речовини
- •2.1. Діамагнетизм та парамагнетизм
- •2.2. Феромагнетизм, антиферомагнетизм, ферімагнетизм
- •2.3 Феноменологічний опис феро- та антиферомагнетизму
- •2.4. Взаємодії в упорядкованих магнетиках. Спінові хвилі
- •2.5. Елементи теорії Ландау. Процеси перемагнічування
- •Розділ 3 гігантський магнітоопір
- •3.1 Спін-поляризоване розсіювання носіїв струму в металевих феромагнетиках
- •3.2 Експериментальне виявлення і вивчення гмо
- •3.3Пояснення виникнення гігантського магнітоопору
- •3.4 Технічне використання гмо
- •Жёсткие диски: до предела плотности записи ещё далеко
- •Компания Toshiba представила новый 2,5-дюймовый жесткий диск с рекордной плотностью записи
- •Додаток
1.3 Механічний та магнітний моменти багатоелектронного атома
Повний механічний момент атома складається з орбітальних механічних моментів та спінів електронів які створюють електронну оболонку атома. Відповідно і повний магнітний момент атома складається із орбітальних та спінових магнітних моментів. Причому, вектори повного, механічного та повного магнітного моментів залежать від способів та послідовності складання окремих доданків.
В залежності від зв'язку між орбітальними моментами та спінами, повний момент імпульсу атома MJ можна визначити двома способами.
Якщо. взаємодія орбітального моменту та спіну окремого електрона більша ніж взаємодія з іншими електронами то виникає так званий (j-j)- зв'язок. Орбітальний момент та спін електрона додаються, складаючи повний момент електрона MJ, Після цього повні моменти електронів складаються утворюючи повний момент. MJ атома. Такий зв'язок властивий атомам важких елементів.
Якщо взаємодія орбітальних моментів оптичних електронів між собою і спінових моментів між собою більшою, ніж спін-орбітальна взаємодія, виникає так званий нормальний зв'язок або зв'язок Рассела-Саундерса. У цьому випадку орбітальні моменти електронів складаються, утворюючи повний орбітальний момент MJ спінові моменти утворюють повний спін Ms Потім повний орбітальний момент та повний спін створюють повний момент атома MJ. Такий зв'язок властивий атомам легких елементів.
Розглянемо правила квантування;моменту імпульсу та магнітного моменту у випадку нормального зв'язку. Повному орбітальному моменту MJ відповідає квантове число L, яке може мати тільки цілі значення. Повному спіну відповідає квантове число З яке може бути цілим при парному числі електронів і півцілим при непарному числі електронів в атомі. При заданих значеннях квантових чисел L та S сукупність атомів, атома з певною електронною конфігурацією називають термом.
Модуль повного моменту атома MJ визначає квантове правило,
(1.6)
де J- квантове число повного моменту імпульсу атома , -S|. Число способів утворення повного моменту MJ називають
мультиплетністю терму, тобто це кількість підрівнів, які відрізняються числом J. Мультиплетність терму дорівнює . Проекція повного моменту MJ на вісь z має такі значення:
де .
Тоді число можливих способів орієнтації повного моменту атома MJ відносно осі z дорівнює .
Стан атома скорочено позначають так:
,
де L — орбітальне квантове число, числові значення якого позначають буквами S,P,D,F, відповідно до L = 0,1,2,3...;(2S + 1) — мультиплетність терма, J— квантове число повного моменту імпульсу атома.
Повний магнітний момент атома цю дорівнює векторній сумі орбітального магнітного моменту та повного спінового магнітного момент . Згадаємо, що
…………………….(1.7)
При цьому гіромагнітні відношення = 1; = 2, внаслідок чого повний магнітний момент не лежить на одній лінії з повним механічним моментом. Квантова механіка дає можливість знайти повний магнітний момент атома за формулою
(1.8)
де g — множник Ланде, який дорівнює:
Проекція повного магнітного моменту атома на вісь z дорівнює
(1.9)
де = -J, -J + l,...,J - l, J .