Img00280

284

Obok trwałych dipoli magnetycznych charakteryzujących większość materiałów, zewnętrzne pole magnetyczne wywołuje we wszystkich atomach pojawienie się tzw. indukowanych dipoli magnetycznych.

5.5.    Spinowy moment pędu jądra jest wielkością tego samego rzędu co spin elektronu. Masa jądra jest większa od masy elektronu o czynnik rzędu 10⁵. Stąd jądrowy moment magnetyczny związany ze spinem jądra jest mniejszy o pięć rzędów wielkości od spinowego momentu magnetycznego elektronu i jego wpływ na wypadkowy moment magnetyczny atomu może być pominięty.

5.6.    Ruchowi elektronu po orbicie kołowej wokół jądra odpowiada orbitalny moment pędu, (rys. 5.6-1)

Rys. 5.6-1. Ruch orbitalny elektronu (a) i dwa równoważne modele di pola magnetycznego: elementarnej pętli prądowej (b), dwóch „mas magnetycznych” o różnej biegunowości (c)

Modelem krążącego po orbicie elektronu może być zamknięta pętla prądowa (rys. 5.6— 1 b) wokół powierzchni S, odpowiadającej polu orbity. Prąd określa się ilością ładunku elektrycznego obiegającego pętlę w jednostce czasu.

Przepływający prąd wytwarza pole magnetyczne zgodnie z prawem Ampera tak, że pętla staje się dipolem magnetycznym o momencie magnetyczym m_Q.

Jednostkę magnetycznego momentu dipolowego, nazwano magnetonem Bohra m_g.

W atomach z powłokami całkowicie zapełnionymi elektronami, orbitalne momenty magnetyczne wzajemnie się znoszą, dając w rezultacie zerowy wypadkowy magnetyczny moment orbitalny atomu. W innych atomach, niecałkowicie wypełnione warstwy znajdują się zazwyczaj w zewnętrznych powłokach elektronowych, względnie w ich sąsiedztwie. Stąd więź tych warstw z jądrem jest osłabiona, wzmocnione są natomiast więzi z sąsiednimi atomami siatki krystalicznej. Stwierdzono doświadczalnie, że wkład orbitalnych momentów magnetycznych do wypadkowego momentu magnetycznego atomu jest znikomy i może być pominięty. O wartości wypadkowego momentu magnetycznego atomu decydować będą spinowe momenty magnetyczne elektronów.

5.7. Poza ruchem orbitalnym wokół jądra atomu, każdy elektron wykonuje ruch obrotowy wokół własnej osi. Ruchowi temu odpowiada moment pędu, zwany spinem oraz spinowy moment magnetyczny.