Естественные науки

Спин-орбитальное взаимодействие...

Как энергия электрона меняется при взаимодействи орбитального и спинового магнитных моментов? Понятно что это зависит от взаимной ориентации моментов, но за счёт чего меняется энергия электрона, как сумарный магнитный момент воздействует на энергию ?
Говоря условно, в атоме есть три источника электромагнитного поля, ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ между собой "по определению": 1) ядро с кулоновским потенциалом; 2) электрон в стационарном состоянии с ненулевым орбитальным квантовым числом; 3) спин электрона. В спин-орбитальное взаимодействие вносит вклад КАЖДЫЙ из этих трёх источников; а соответствующий оператор энергии ПРОПОРЦИОНАЛЕН скалярному произведению проекций спина и углового момента на напряжённость поля ядра. Поскольку для большинства не очень тяжёлых атомов энергия кулоновского отталкивания электронов намного больше энергии спин-орбитального взаимодействия, последнее влияет главным образом на тонкую структуру электронного энергетического спектра.
Светланка
Светланка
25 917
Лучший ответ
Татьяна Гольдшмидт А может можно попытаться обьяснить вклад в полную энергию таким образом:
спиновой магнитный момент и орбитальный момент движения ведь можно рассматривать как вращательное движение магнита а такое движение порождает электрическое поле которое и будет либо складываться с электростатическим взаимодействием электрона и ядра, либо в случае второй возможной ориентации спина будет уменьшать его...
Правильнее говорить не о энергии отдельного электрона, а о энергии всей системы. Грубо говоря, возможны две конфигурации: когда спиновый и орбитальный моменты одинаково направлены, и когда их направления противоположны. Эти конфигурации имеют разные энергии. Вот об этом различии энергий (расщеплении уровней) и говорят, как о спин-орбитальном взаимодействии. Иногда формально с. -о. взаимодействие можно рассматривать как взаимодействие магнитных моментов. Но такое рассмотрение носит чисто вспомогательный характер, т. к. с. -о. взаимодействие наблюдается и у нейтральных частиц (см. , например, http://www.cultinfo.ru/fulltext/1/001/008/105/278.htm ).
Канат Момышев
Канат Момышев
41 616
Татьяна Гольдшмидт Так у нейтронов то же есть магнитный момент несмотря на то что он в целом нейтрален... электрический заряд неравномерно распеределён по его поверхности...
Ну спин это довольно абстракнтое понятие, хотя бы из-за корпускуляно-волнового дуализма. В атоме эти моменты не как не взаимодействуют, потому что электроны ведут себя там как волны и двигаются по Боровским орбитам. В свободном же состоянии на заряженную частицу действует только магнитное поле с силой Лоренца, зависящей от заряда частицы, ей скорости, магнитной индукции среды и направления вектора магнитной индукции.
Svetlana Novitskaya
Svetlana Novitskaya
3 227
Татьяна Гольдшмидт Да в том то и дело, что эти магнитные моменты L и S взаимодействуют, и это вызывает расщепление энергитических уровней в атоме образуя так называемую тонкую структуру атома которая регистрируется в виде дублета спектральных линий соответствующих одному Е-уровню. Потому и интересно как магнитный момент влияет на полную энергию электрона.
Канат Момышев Электроны в атоме не "двигаются" ни по каким орбитам. Боровские орбиты - наглядная и грубая аналогия с механикой, не отражающая физической сути (просто в макромире нет ничего похожего на происходящее в атоме).
Впрочем и взаимодействие спинового магнитного момента электрона с собственным орбитальным - тоже не вполне корректная аналогия.

Похожие вопросы