Законы теплового излучения Фотоэффект Квантовый гармонический осциллятор Операторы энергий Ядерная  модель атома Спин  электрона Квантовые  генераторы Бозоны  и фермионы Зонная  теория твёрдых тел Электропроводимость  металлов


Курс лекций по физике

Атом  во внешнем магнитном поле

 В сложном многоэлектронном атоме каждый из N электронов обладает орбитальным и спиновым механическим и магнитным моментами. При сложении моментов отдельных электронов в результирующий момент атома возможны два случая:

11 - 5

 1). Орбитальный и спиновый моменты каждого электрона складываются в суммарный момент. Такой вид связи называется JJ – связью.

Обычно такая связь наблюдается у тяжёлых атомов.

 2). У лёгких и средних атомов чаще встречается LS –связь, в которой все орбитальные механические моменты отдельных электронов складываются в орбитальный момент

£L= , где

L = 0; 1; 2; 3; … - квантовое число суммарного орбитального момента атома. Вынужденные колебания. Резонанс. Колебания, происходящие под действием внешней периодической силы, называются вынужденными колебаниями. Внешняя периодическая сила, называемая вынуждающей, сообщает колебательной системе дополнительную энергию, которая идет на восполнение энергетических потерь, происходящих из-за трения. Если вынуждающая сила изменяется во времени по закону синуса или коси­нуса, то вынужденные колебания будут гармоническими и незатухающими.

  Спиновые моменты импульса всех электронов атома складываются в суммарный спиновый момент

£S= , где

S – квантовое число суммарного спинового момента атома.

 Если число электронов N – чётное , то S = 0; 1; 2; … ;  .

 Если число электронов  N – нечётное , то S =  .

 Все возможные значения результирующего механического момента атома определяются по формуле

 £J = , где

J – квантовое число результирующего механического момента атома.

 Проекция результирующего механического момента атома на выделенное направление Z определяется по формуле

£J Z = mJ  , где

квантовое число тJ принимает ( 2J + 1 ) значений из ряда

mJ = - J, ( -J + 1), … , ( J – 1 ), + J

 Результирующий  магнитный момент атома рассчитывается по формуле

 , где

 - фактор Ланде , который может иметь значения даже равным нулю , т.е. у многоэлектронного атома магнитный момент может быть равным нулю, даже если механический момент отличен от нуля.

 , если результирующий спин S = 0 и

 , если квантовое число L = 0 .

Проекция результирующего  магнитного момента атома на выделенное направление Z внешнего магнитного поля

Квантовая теория обосновывает правила отбора для квантовых чисел L, S и J при переходах атома из одного квантового состояния в другое. Обычно имеют место только такие переходы, в которых

∆L = 0,  ; ∆S = 0 ; ∆J = 0, 

Эффект  Зеемана

При помещении магнитного момента  во внешнее магнитное поле с индукцией  он приобретает дополнительную энергию  W за счёт магнитного взаимодействия:

Поэтому, если изолированный атом в состоянии с квантовым числом J попадает в магнитное поле, то энергия его уровня Е изменяется так, что это изменение ∆ЕJ в зависимости от взаимной ориентации магнитного момента и магнитного поля соответствует одному из ( 2J + 1) возможных значений

 .

В системе излучающих атомов (например, в газе), помещённой в магнитное поле, появятся атомы с различными энергиями исходного уровня.

Следствием этого является расщипление спектральных линий излучения атомов, помещённых в магнитное поле , которое впервые наблюдал Зееман в 1896 г.


Собственная и примесная  проводимость полупроводников