Obraz
0 (166)

12.4. Spin i moment magnetyczny elektronu

Stany s, o orbitalnym momencie pędn / = 0, me mają orbitalnego momentu magnetycznego. Zatem aromjednoelektronowy w stanie podstawowym powinien być diamagnetykiein; w sumie O tym pojedynczy elektron wakacyjny agmaje powłokę zewnętrzną, a wszystkie inne ełdorony ' obsadzają powłoki zapełnione. Okazuje się jednak, ze atomy takie są w rzeczywisLoścj paramacDttykami

Powodem tego jest istnienie spmn elektrono i związany z nim moment magnetyczny. Spin elektronu wprowadzili Uhlenbeck i Goodsmfl w 1925 r. w celn wyjaśnienia obserwacji spektroskopowych

Rozszczepienie wieki linii widmowych w pola magnetycznym, które omówimy później (anomalne zjawisko Zeęnana), można wyjaśnić jedyne w przypadku, gdy elektron ma spinowy moment pędu s

|s| -    #    (12.15)

oraz związany ze spinem moment magnetyczny

fk =    (Ul*)

2m«

W równaniach tych ponownie e bez znaku minus oznacza ładunek elementarny, a i = 1/2 oznacza nową liczbę kwantową — sptruwĄ liczbę kwantową. Podobieństwo wzorów (12.16) i (12.10) jest oczywiste. Oba równania różnią się tylko tym, że równanie (12.16) zawiera nowy czynnik ą_t, tzw. czynnik g dla elektronu. Mimo ze w ramach teorii klasycznej waflość oczekiwana tego czynnika proporcjonalności powinna wynosić 1, to empirycznie srwjenlzano, że & = 2j0023. Rysunek 12.7 schematycznie przedstawia momenty elektronu; spinowy i magnetyczny.

W roku 1928 Dirac pokazał, ze istnienie spinu elektronu jest Tiiennikniosą konsekwencją whaywistycziiej teorii kwantowej Ciernia Scbródingera jest meseiatyfftSiyczD&j i stąd można bfto wyprowadzić wartość czynnika g, = 2. Niewielką różnicę między wartościami przewidywaną i doświadczalną można wyjaśnić jedynie w raniadłi elektrodymainiki kwamowej przy uwzględnieniu oddziały wania elektronu z jego własnym polem promieniowania.

Ml pokazano po raz pierwszy w doświadczeniu Sterna i Gerlacha (p. 12Jj, spin w zewnętrznym póki HHęnetyczDym B (lub przy wyróżnionej esi z) może przybierać tylko dwa położenia kierunek .jównól^dy’ i ,,anryrównailegty’’ względem kierunku pola (rys. 12J <. Składowe w kierunku Ml zimowanej osi z mają wartości

s. — rmjh dla m, = i 1(2,    (12J7)

gdzie m, oznacza spinową magnetyczną liczbę kwantową.

Ustawienie momentu pędu w pewnym określonym kierunku powoduje, ze również moment magnetyczny' pEzyjmnje określony kierunek Składowa z jest równa

^s <12.18)

at