Физика. Электричество и магнетизм. Барсуков В.И - 111 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Lgр
m
r
r
−=
. (4.4.5)
Подставив в (4.4.4) выражения для
m
p
r
и
L
r
, получим
m
e
g
2
=
. (4.4.6)
Соотношение (4.4.6) справедливо для любых орбит.
Сумма орбитальных магнитных моментов всех электронов в атоме образует орбитальный магнит-
ный момент атома, сумма всех орбитальных механических моментов – орбитальный механический мо-
мент атома.
Гиромагнитное отношение не зависит от числа электронов, по которым производится суммирова-
ние механических и магнитных моментов, т.е. для любого числа электронов (в атоме, в магнетике в це-
лом) выполняются соотношения:
g
L
р
i
mi
=
∑
∑
r
r
и
∑
∑
−=
imi
Lgр
r
r
. (4.4.7)
2. Из (4.4.7) следует, что намагничивание магнетика должно сопровождаться его вращением, а вра-
щение – намагничиванием. Первое явление было открыто Эйнштейном и де Гаазом (1915), второе –
Барнеттом (1909).
Если магнетик не намагничен, то суммарный магнитный момент, а, следовательно, и суммарный
механический момент всех его электронов равен нулю. При намагничивании магнетик приобретает не-
который магнитный момент
∑
i
p
v
. Следовательно, электроны приобретают и некоторый механический
момент
∑
i
L
r
. Но поворот электронных
токов происходит под действием
внутренних сил, поэтому должен выполняться закон сохранения момента
импульса: сам магнетик должен
приобрести момент импульса
∑
−
i
L
r
, т.е.
прийти во вращение. При изменении направления намагничивания направление
вращения изменяется.
Схема опыта Эйнштейна и де Газа изображена на рис. 4.9. Железный
стержень, подвешенный на кварцевой нити с зеркальцем, помещается в
соленоид. По соленоиду пропускается переменный ток. При изменении
направления тока в соленоиде направление поворота стержня изменяется на противоположное (поворот
стержня фиксируется с помощью светового зайчика, отражающегося от зеркальца).
Если частота изменений тока совпадает с частотой собственных крутильных колебаний стержня, то
повороты стержня будут заметными и их можно зафиксировать. Измерив магнитный и механический
моменты стержня, можно определить гиромагнитное отношение.
Барнетт производил в быстрое вращение железный стержень и измерял возникающую при этом на-
магниченность. По данным опыта также определялось гиромагнитное отношение.
3. Гиромагнитное отношение в опытах Эйнштейна и Барнетта оказалось в два раза больше теорети-
чески ожидаемого значения. Это расхождение эксперимента с теорией оставалось загадкой вплоть до 1925
г.
В 1925 г. С. Гоудсмит и Г. Уленбек выдвинули предположение о том, что электрон независимо от
орбитального движения обладает собственным моментом импульса
s
L
r
и собственным магнитным мо-
ментом
mS
р
r
. Собственный момент импульса электрона был назван спином, собственный магнитный
момент – спиновым магнитным моментом. Предположение Гоудсмита и Уленбека в последующем пол-
ностью подтвердилось и надёжно доказано экспериментально.
Первоначально наличие у электрона спина связывали с вращением электрона вокруг собственной
оси (англ. spin
–
вращение). Однако, такая чисто механическая модель спина противоречит теории от-
носительности (линейная скорость внешних частей электрона должна превышать скорость света) и от
неё отказались. Спин – это такое свойство электрона, которое нельзя представить наглядно.
Рис.
4

Страницы