Гиротропные среды в технике СВЧ. Малков Н.А. - 5 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

пу переходных элементов четвертого периода.
Электронная оболочка в атоме железа состоит из четырех слоев, соответствующих значениям глав-
ного квантового числа n = 1, 2, 3, 4 (рис. 1.1).
Каждый слой содержит определенное число энергетических уровней, связанных со значениями орби-
тального квантового числа, обозначае-
мых буквами s, р и d. Уровни 1s, 2s, 2р, 3s и 3р полностью заполнены
восемнадцатью электронами, спины которых компенсируют друг друга.
Рис. 1.1
Остальные 8 электронов распределены между 3d и 4s уровнями так, что 4s уровень заполнен полностью
(два электрона с антипараллельными спинами), а 3d уровень – частично (шесть электронов при макси-
мально возможном их числе 10). Спины этих шести электронов ориентированы таким образом, что чис-
ло нескомпенсированных спинов равно четырем (см. рис. 1.1).
Этот факт отражает общую закономерность, которая формулируется как правило Гунда: спины
электронов на частично заполненных электронных оболочках должны быть ориентированы таким обра-
зом, чтобы атом (или ион) имел максимально возможное число неспаренных спинов. Такое заполнение
электронами энергетических уровней соответствует минимально возможному значению полной энергии
данного атома (иона).
Двухзарядный ион
+2
Fe , у которого отсутствуют оба электрона на 4s уровне, имеет такой же сум-
марный спиновый магнитный момент, как и нейтральный атом Fe . Спиновый магнитный момент трех-
зарядного иона
+3
Fe , в котором отсутствуют два электрона на 4s уровне и один электрон на 3d уровне,
должен быть, согласно правилу Гунда, больше, чем у
+2
Fe . Эти оценки согласуются с эксперименталь-
ными и расчетными данными.
Из рассмотрения магнитных свойств других элементов следует, что ненулевые значения спинового
магнитного момента обнаруживают те атомы и ионы, у которых имеются частично заполненные энер-
гетические уровни. Такие атомы и ионы называются магнитными. Наибольшие значения магнитного
момента имеют ионы элементов, образующих переходные группы железа, палладия и платины, а также
ионы редкоземельных элементов – лантаноидов. Немагнитными, т.е. обладающими нулевым магнит-
ным моментом, являются атомы инертных газов, ионы щелочноземельных элементов, а также другие
атомы и ионы, энергетические уровни которых полностью заполнены электронами. Магнитный ион,
помимо спинового магнитного момента, обладает также механическим моментом
и
p
r
, величина которо-
го определяется суммарным спином его электронов. Поэтому, как и для отдельного электрона, имеет
место связь между
и
m
r
и
и
p
r
через гиромагнитное отношение
S
γ
≈
γ
и
.
1.2 ВИДЫ МАГНЕТИЗМА
Характеристиками магнитного поля в среде является вектор напряженности
H
r
и вектор индукции
B
r
. Вектор
H
r
имеет размерность "ампер на метр" [А/м] и определяет момент сил, действующих со сто-
роны поля на магнитный диполь. Вектор
B
r
имеет размерность "тесла" [Тл] и определяет силу, дейст-
вующую на электрический заряд, равномерно движущийся в магнитном поле (сила Лоренца).
В вакууме HB
rr
0
µ= , где
7
0
104
−
⋅π=µ Гн/м – магнитная проницаемость вакуума. В твердом теле
(
)
MHB
rrr
+µ=
0
, где
M
r
– вектор намагниченности, равный геометрической сумме магнитных моментов
атомов и ионов, находящихся в единице объема. В случаях, когда вектор
M
r
пропорционален
H
r
, т.е.
HM
rr
χ=
, безразмерный коэффициент χ называет магнитной восприимчивостью. Магнитная проницае-
мость в этих случаях связана с восприимчивостью соотношением
4s
Ч
етвертый слой n = 4
Третий слой n = 3
Второй слой n = 2
Первый слой n = 1
3d
3p
3s
2p
2s
1s

Страницы