система единиц | значение | Ед. изм |
---|---|---|
SI [1] | 9,274 009 994 (57) × 10 −24 | Дж · Т- 1 |
CGS [2] | 9,274 009 994 (57) × 10 −21 | эрг · G −1 |
эВ [3] | 5,788 381 8012 (26) × 10 −5 | эВ · T −1 |
атомные единицы | 1/2 | eħ/м е |
В атомной физике , то магнетон Бора (символ М Б ) является физической константой и естественной единицей для выражения магнитного момента в качестве электрона , вызванного либо его орбитального или спинового вращательного момента. [4] [5] Магнетон Бора определяется в единицах СИ следующим образом:
и в гауссовых единицах СУС на
где
- е - элементарный заряд ,
- ħ - приведенная постоянная Планка ,
- m e - масса покоя электрона и
- c - скорость света .
История
Идея элементарных магнитов принадлежит Вальтеру Ритцу (1907 г.) и Пьеру Вайссу . Еще до появления модели атомной структуры Резерфорда несколько теоретиков отметили, что магнетон должен включать постоянную Планка h . [6] Постулируя, что отношение кинетической энергии электрона к орбитальной частоте должно быть равно h , Ричард Ганс вычислил значение, которое было вдвое больше, чем магнетон Бора в сентябре 1911 года. [7] На Первой Сольвеевской конференции в ноябре, что год, Поль Ланжевен получил. [8] Ланжевен предположил, что сила притяжения обратно пропорциональна расстоянию мощности и конкретно [9]
Румынский физик Прокопиу получил выражение для магнитного момента электрона в 1911. [10] [11] значение иногда называют как «Бор-Procopiu магнетон» в Румынии научной литературы. [12] Вайс магнетону Экспериментально получено в 1911 году в качестве единицы магнитного момента , равных1,53 × 10 -24 джоулей на тесла , что составляет около 20% магнетона Бора.
Летом 1913 года датским физиком Нильсом Бором значения для естественных единиц углового момента и магнитного момента атома были получены в результате его модели атома . [7] [13] В 1920 году Вольфганг Паули дал магнетону Бора его название в статье, в которой он противопоставил его магнетону экспериментаторов, который он назвал магнетоном Вейсса . [6]
Теория
Магнитный момент заряженной частицы можно создать двумя способами. Во-первых, движущийся электрический заряд образует ток, следовательно, орбитальное движение электрона вокруг ядра порождает магнитный момент по закону движения Ампера . Во-вторых, внутреннее вращение или спин электрона имеет спиновый магнитный момент .
В модели атома Бора, естественная единица для орбитального углового момента электрона была обозначена ħ . Магнетон Бора - это величина магнитного дипольного момента электрона, вращающегося вокруг атома с таким угловым моментом. Согласно модели Бора , это основное состояние , то есть состояние с наименьшей возможной энергией. [14]
Спиновый угловой момент электрона равен 1/2ħ , но внутренний магнитный момент электрона , вызванный его спиной также приблизительно один магнетон Бора , поскольку спина электрона г -фактор , фактор , относящийся спиновый момент к соответствующим магнитному моменту частицы, приблизительно два. [15]
Смотрите также
- Аномальный магнитный момент
- Магнитный момент электрона
- Радиус Бора
- Ядерный магнетон
- Парсон Магнетон
- Физическая постоянная
- Эффект Зеемана
Рекомендации
- ^ "Значение КОДА: магнетон Бора" . Справочник NIST по константам, единицам и неопределенности . NIST . Проверено 9 июля 2012 .
- ^ О'Хэндли, Роберт С. (2000). Современные магнитные материалы: принципы и приложения . Джон Вили и сыновья . п. 83 . ISBN 0-471-15566-7. (значение было немного изменено, чтобы отразить изменение CODATA 2014 г.)
- ^ «Значение КОДА: магнетон Бора в эВ / Тл» . Справочник NIST по константам, единицам и неопределенности . NIST . Проверено 9 июля 2012 .
- ^ Шифф, Л.И. (1968). Квантовая механика (3-е изд.). Макгроу-Хилл . п. 440.
- ^ Шанкар Р. (1980). Принципы квантовой механики . Пленум Пресс . С. 398–400 . ISBN 0306403978.
- ^ а б Кейт, Стивен Т .; Кведек, Пьер (1992). «Магнетизм и магнитные материалы: магнетон». Из хрустального лабиринта . С. 384–394. ISBN 978-0-19-505329-6.
- ^ а б Хейлброн, Джон; Кун, Томас (1969). «Генезис атома Бора» . Hist. Stud. Phys. Sci. 1 : vi – 290. DOI : 10.2307 / 27757291 . JSTOR 27757291 .
- ^ Ланжевен, Поль (1911). La théorie cinétique du magnétisme et les magnétons [ Кинетическая теория магнетизма и магнетонов ]. Теория района и кванты: отчеты и дискуссии о воссоединении в Брюсселе, 30 октября 3 ноября 1911 г., под покровительством М.Э. Сольве . п. 404.
- ^ Обратите внимание, что формула
- ^ Прокопиу, Штефан (1911–1913). "Sur les éléments d'énergie" [Об элементах энергии]. Annales scientifiques de l'Université de Jassy . 7 : 280.
- ^ Прокопью, Штефан (1913). "Определение молекулярного магнитного момента квантовой теорией М. Планка". Бюллетень научной секции Академии Руман . 1 : 151.
- ^ «Штефан Прокопиу (1890–1972)» . Музей науки и техники Штефана Прокопю. Архивировано из оригинала на 2010-11-18 . Проверено 3 ноября 2010 .
- ^ Паис, Авраам (1991). «Таймс Нильса Бора» по физике, философии и политике . Кларендон Пресс . ISBN 0-19-852048-4.
- ^ Алонсо, Марсело; Финн, Эдвард (1992). Физика . Эддисон-Уэсли . ISBN 978-0-201-56518-8.
- ^ Mahajan, Anant S .; Рангвала, Аббас А. (1989). Электричество и магнетизм . Макгроу-Хилл . п. 419. ISBN 978-0-07-460225-6.