Физика. Электромагнетизм. Часть 2. Электромагнитная индукция, магнитные свойства вещества, электромагнитные колебания и волны. Барсуков В.И. - 18 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

.
∑∑
−=
imi
Lgp
(8.7)
2 Из (8.7) следует, что намагничивание магнетика должно сопровождаться его вращением, а вра-
щение – намагничиванием. Первое явление было открыто Эйнштейном и де Гаазом (1915 г.), Второе –
Барнеттом (1909 г.).
Если магнетик не намагничен, то суммарный магнитный момент, а, следова-
тельно, и суммарный механический момент всех его электронов равен нулю. При
намагничивании магнетик приобретает некоторый магнитный момент
∑
i
p
v
. Следо-
вательно, электроны приобретают и некоторый механический момент
∑
i
L
r
. Но по-
ворот электронных токов происходит под действием внутренних сил, поэтому дол-
жен выполняться закон сохранения момента импульса: сам магнетик должен приоб-
рести момент импульса
∑
−
i
L
r
, т.е. прийти во вращение. При изменении направления
намагничивания направление вращения изменяется.
Схема опыта Эйнштейна и де Гааза изображена на рис. 16. Железный стержень,
подвешенный на кварцевой нити с зеркальцем, помещается в соленоид. По соленоиду пропускается пе-
ременный 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 орби-
тального движения обладает собственным моментом импульса
s
L
r
и собственным магнитным моментом
mS
р
r
. Собственный момент импульса электрона был назван спином, собственный магнитный момент –
спиновым магнитным моментом. Предположение Гоудсмита и Уленбека в последующем полностью
подтвердилось и надежно 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
нее отказались. Спин – это такое свойство электрона, которое нельзя представить наглядно.
Спиновый магнитный момент характеризует собственное магнитное поле электрона. На расстоянии
это поле подобно полю контура с током. Во внешнем магнитном поле на спиновый магнитный момент
mS
р
r
действует вращательный момент.
Спином и спиновым магнитным моментом обладают не только электроны, но и многие другие эле-
ментарные частицы. Отношение модулей спинового магнитного момента и спина электрона называется
спиновым гиромагнитным отношением электрона
s
s
ms
g
L
p
= . (8.8)
Измерения показали, что
m
e
g
s
= , (8.9)
т.е. спиновое гиромагнитное отношение в два раза больше орбитального гиромагнитного отношения.
Из (8.8) и (8.9):
.
sms
L
m
e
p = (8.10)
Рис. 16

Страницы