2 (1280)

moment pędu jądra atomowego jest równy sumie spinowych i orbitalnych momentów pędu poszczególnych nukleonów, co w dobrym przybliżeniu równa się sumie spinowych momentów pędu (wkład od orbitalnych momentów pędu jest zaniedbywalny). Zgodnie z regułami kwantowymi całkowity moment pędu jądra atomowego możemy wyrazić wzorem:

L - [(I (l+1)]'^,z h/2rc,    (1J

gdzie: / — wypadkowa liczba spinowa jądra atomowego, h — stała Plancka.

Z momentem pędu jądra atomowego można skojarzyć magnetyczny moment dipolowy:

P = Y L,    [2]

gdzie y jest współczynnikiem żyromagnetycznym, zależnym tylko od-rodzaju jądra atomowego (poglądowo przedstawiono to na rys. 10.1). Dla jądra wodoru wartość współczynnika żyromagnetycznego wynosi 2.675 10⁸ Hz/T.

Rys. 10.1. Przedstawienie graficzne jądra atomowego posiadającego spin różny od zera.

Moment pędu L oraz moment magnetyczny p są skwantowane i w zewnętrznym polu magnetycznym mogą przyjmować 21+1 położeń. Położenia te charakteryzuje magnetyczna liczba kwantowa m, określająca rzut momentu pędu na kierunek pola magnetycznego (L_z).

L_z= m h/2x, gdzie m = -I, -1+1,......1-1, I

Z wzorów [2] i [3] widać, że rzut momentu magnetycznego na kierunek pola może przyjąć wartości:

Hz = m y h/2x.    [4]

Dla uproszczenia dalszo rozważania przoprowadzlmy na przyktadzlo jądor wodoru (Jądrem jest proton).

10.1.1. Jądro wodoru

Liczba spinowa opisująca jądro wodoru / jest równa 1/2. Korzystając z zależności [1] i [2] moment magnetyczny jądra wodoru można opisać wzorem:

H = Y [(V2 (1+1/2)]^1/Zh/2x = y (3/4) ^1/2h/2n •    [5]

Zgodnie z [4] rzut momentu magnetycznego na kierunek pola magnetycznego może przyjąć w tym przypadku dwie wartości:

pz= i 1/2 y h/2n    [6]

__<0f:

^4/

-t.

B

~&T'

Rys. 10.2. Orientacja jądrowych dipoli magnetycznych, a — w nieobecności zewnętrznego pola magnetycznego, b — w zewnętrznym polu magnetycznym o indukcji B.

W przypadku nieobecności pola magnetycznego ułożenie jądrowych momentów magnetycznych jest chaotyczne (rys. 10.2a).

Po przyłożeniu zewnętrznego pola magnetycznego o indukcji B następuje uporządkowanie momentów magnetycznych (rys. 10.2b), które jest wynikiem oddziaływania pomiędzy jądrem atomowym (posiadającym moment