原子物理6在磁場中的原子-wenkub
2023-01-28 14:41:23 本頁面
【正文】 由于旋軌作用被破壞 ， 在強磁場中原子能級應(yīng)表為： )( Mmmnlmmnl EEEE slsl???即在強磁場中的附加能量 的值由 ML和 MS的組合決定 ， L一定時 ML有 （ 2L+1） 個可能值 ， MS有 （ 2S+1） 個可能值 ， 組合結(jié)果使附加能量有若干個可能值 ， 因此磁場中每一個能級將分裂為若干個子能級 ， 在這些子能級間的躍遷要符合選擇定則： )( Mmm EE sl ?1,0)2(。 因為只有在這一條件下 ， 原子內(nèi)的旋軌相互作用才不至于被磁場所破壞 ， ?S和 ?L才能合成總磁矩 ?， 且 ?繞 PJ旋轉(zhuǎn)很快 ， 以至于對外加磁場而言 ，有效磁矩僅為 ?在 PJ方向的投影 ?J。 6/5 6/5 177。 1/3 4/3 177。 ?? cosBE J???二、原子受磁場作用的附加能量 ?c os2BPmegE J??JJJM ??? ,1, ???2c oshMp J ?磁量子數(shù)： 共 2J+1個 洛侖茲單位： M g LmceBMghcET ???????4BcmmceBL 4????光譜項差： BMgBmheMgE B?????4 分裂后的兩相鄰磁能級的間隔都等于gμBB， 即由同一能級分裂出來的諸磁能級的間隔都相等 ， 但從不同的能級分裂出來的磁能級的間隔彼此不一定相等 ， 因為 g因子不同 。 J?一、拉莫爾旋進 BμHμL JJ????????? 0?dtPdL???d? B dP PJ ? ? 181。 ???j?j?計算 ： 又 j?mesjpljpsjljslslj2)]c o s (2)c o s ([ )c o s ()c o s (????? ???jsljljljlsppppljpljppppp2)c os ()c os (2222222??????jsljsjsjslppppsjpsjppppp2)c os ()c os (2222222??????jjjsljjpmegpmepppp2 2]21[2222????????)1(2)1()1()1(1 212222????????????jjsslljjppppgjslj其中 稱為朗德 g因子。 181。 取 j=l, s就可以分別得到軌道和自旋磁矩 。 塞曼效應(yīng) 167。 原子的磁矩 167。 外磁場對原子的作用 167。 抗磁性 、 順磁性和鐵磁性 167。 單電子原子的總磁矩，以及其分量的表達式 : Bjjjz gm ?? ??Bjjjjgjjpmeg??)1( 2?????181。s ps pj pl 由于 ， 所以 不可能共線 。 當(dāng) s = 0, 時 , 當(dāng) l = 0, 時 , 1?? lgg0?l0?s 2??sgg)1(2)1()1()1(1????????JJSSLLJJg)1(2)1()1()1()1(2)1()1()1(??????????????JJjjJJJJgJJJJjjJJggiipppppiii 是最后一個電子的 , 是 (n1)個電子集體的 。J PJ繞磁場旋進示意圖 d? B dP PJ ? ? 181。 原子在磁場中所獲得的附加能量與 B成正比； 結(jié)論 : 因為 M取 (2J+1)個可能值 ， 因此無磁場時的原子的一個能級 ， 在磁場中分為 (2J+1)個子能級 。 2/3, 177。 3/5, 177。 在弱磁場 B中原子所獲得的附加能量才為 。0 。 原子束偏離原方向的橫向位移為 無磁場 有磁場 N S 史特恩 蓋拉赫實驗結(jié)果 原子 基態(tài) g Mg 相片圖樣 Cd, Hg Sn, Pb H, Li, Na, K Cu, Ag, Au Tl O 0313232/122/120301PPPPSPS— — 2 2/3 3/2 3/2 — 0 0 1?31?0,23,3 ??0,23?0 固體在恒定磁場和高頻交變電磁場的共同作用下 ， 在某一頻率附近產(chǎn)生對高頻電磁場的共振吸收現(xiàn)象 。 順磁共振和核磁共振 一、磁共振 電子順磁共振 （ electron paramagnaic resonance， EPR） 是由不配對電子的磁矩發(fā)源的一種磁共振技術(shù) ， 可用于從定性和定量方面檢測物質(zhì)原子或分子中所含的不配對電子 ， 并探索其周圍環(huán)境的結(jié)構(gòu)特性 。K 美國的 B 對于 的原子束或 ， 但構(gòu)成分子時 ，整個分子的磁矩為零 ， 這樣的原子束或分子束在外磁場作用下 ， 將產(chǎn)生由核磁矩 引起的磁能級 。 hHg NI ??? 0?恩施州中心醫(yī)院的“美國 GE Signa HDe ” 核磁共振成像：是將人體置于特殊的磁場中 ， 用無線電射頻脈沖激發(fā)人體內(nèi)氫原子核 ，
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