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原子的磁矩在线视频

原子的磁矩

下一节:磁介质的磁化

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原子的磁矩课程教案、知识点、字幕

刚才呢我们介绍了呢

磁场和磁介质啊

是相互影响的

要真正了解 真正理解

磁场和磁介质的相互作用呢

我们必需了解磁介质的

微观结构

那么对任何一个物质来讲

包括磁介质

它当然是由分子或者原子构成的

而原子又由电子和原子核构成的

而原子核由质子和中子构成的

电子质子和中子这些粒子来讲的话

它都是有磁矩的

磁矩有轨道磁矩

有自旋磁矩

那么我们这一小节

将会介绍原子的磁矩

那么我们首先介绍电子的磁矩

首先介绍电子的轨道磁矩

好 这是一个电子

假如这是一个核

那它绕着核做一个轨道的运动

那么它的运动速度假如是v

他的圆周的半径假如是r

那么它的角动量的话

是垂直于这个平面 向上的

那么它的运动周期的话

当然是这个周长2πr

除以它的速率v

那么我们可以算出来

它的轨道运动的电流

所谓的电流的话

就是单位时间里面

通过这个界面的电量

那么通过一个周期它通过的电量

显然是一个电子的电量

所以它的电流强度是e除以T

等于eV除以2πr

有了电流强度

我们有了半径

轨道运动的半径

我们就可以把这个轨道

磁矩求出来了

那么轨道磁矩大小的话

是电流强度乘以面积

我们算出来的结果呢

是二分之一的rev

它的方向呢我们是知道

因为电子是带负电荷的

那么电子运动的方向

是这个方向的话

电流的方向当然是反过来的

那么电流强度乘以面积

它磁矩的方向应该是相反的

所以呢磁矩的方向

和它角动量的方向是相反的

我们把轨道运动的

角动量也写在这儿

显然r×P rmev

me 当然是电子的质量

我们把轨道的磁矩

和轨道运动的角动量

进行一个比较的话我们就发觉

他们之间是一个比例关系的

电子的轨道运动的磁矩

和轨道运动的角动量之间

是个比例关系

这个比例系数呢

我们把它称为旋磁比

电子轨道运动的旋磁比

这个旋磁比大家可以看得出来

首先是一个负的

那为什么是负的呢

通过刚才的讨论我们知道

这与电子的负电荷是有关系的

在量子力学里面

轨道运动的角动量

是量子化的

它在任何一个方向的投影

也是量子化的

也就是说比如说我讲一个磁场

这个磁场的方向假如是Z方向

那么角动量在Z方向的投影

是一个常数的整数倍

这个常数是一个普朗克常数

6.63乘10的负34次方

除以一个2π这样一个值

反正是一个常量

那么把这个投影

代到这个里面去我们就会发觉

轨道运动的磁矩

电子轨道运动的磁矩

也是量子化的

它在Z轴方向的投影

也是量子化的

这个结果就在这儿

是一个eh除以2me的一个整数倍

当然我们如果取n=1的话

我们就发觉

在Z轴方向的投影啊 磁矩啊

在这个Z轴方向的投影

是一个负9.27

乘10的负24次方(A·㎡)

这个数值

实际上是一个玻尔磁子的大小

等一会儿我还会说

对于电子来讲除了轨道运动

它还有一个所谓的自旋运动

自旋运动是一个自旋角动量

与自旋自旋角动量相对应呢

就有一个自旋的磁矩

电子的自旋的这件事

没有一个经典的图像对应

虽然你可以理解为

电子是带负电的

而电子绕着自己在旋转

虽然这是个经典的图像

但是呢这个图像是不完全正确的

但是你可以这么理解 可以这么说

那么电子做自旋运动的时候

它自旋磁矩和它自旋角动量之间

也是一个正比例关系

这个时候的比例系数

负e除以me

我们也把它称为旋磁比

但是和刚才

轨道运动的旋磁比

进行比较的话就会发觉

他们之间差一个二倍

在量子力学里面

电子的自旋角动量

以及在任何一个方向的投影

也是量子化的

而且对一个单个电子来讲

在任何一个方向的

投影的角动量呢

只有两个数值

正负二分之ћ

如果把这个数值

代到磁矩的

自旋磁矩这个表达式子里面去

那么它的大小就发觉

是9.27乘10的负24次方(A·㎡)

我们把这个磁矩称为玻尔磁子

刚才已经介绍了

电子的轨道运动的磁矩

以及自旋磁矩

那么对于一个原子来讲

它可以不止一个电子

那么所有电子的轨道磁矩

加上自旋磁矩加起来

就是这个原子里面电子的总磁矩

我们发觉

对于一个原子里面

电子的总磁矩

和它的总角动量之间

也是一个正比例的关系

这个比例系数是这样子的

是负g乘以e除以2me

e除以2me

就是刚才电子

轨道运动的旋磁比

我们把这个g

称为朗德因子

那么朗德因子大小

与电子所处的状态

也就是原子所处的状态

是有关系的

那么一个原子里面除了电子

还有原子核

原子核也可以有磁矩

原子核的里面是有质子和中子的

对于质子来讲

它是有带正电的

那么它有轨道运动的话

也有轨道磁矩

我们发觉

质子运动的轨道磁矩

与它的轨道角动量呢

也是成正比的

它这个比例系数呢

e除以2mp呢

我们也把它称为旋磁比

只是呢

这个是质子轨道运动的旋磁比

与电子轨道运动的旋磁比

进行比较呢

大概有一个差别

这儿的质量呢

是质子的质量

而刚才是电子的质量

我们知道质子的质量

大概是电子质量的1836倍

所以呢对于质子来讲

它的轨道磁矩

比电子运动的轨道磁矩

是小大概三个数量级的

那么中子

宏观的中子是不带电的

所以它没有轨道磁矩

那么除了轨道磁矩之外

还有自旋磁矩

质子中的自旋磁矩

也是跟它自旋角动量

也是成正比的

他们比例系数

是g乘以e除以2mp

mp是一个质子的质量

奇怪的地方是中子

中子是不带电的

它没有轨道磁矩

但是呢它是有自旋磁矩的

而且你就发觉

自旋磁矩

和自旋角动量之间的比例系数

g乘以e除以2mp

发觉这个朗德因子

是一个负值

这个数值也说明

中子虽然不带电

但是它可能暗示着

有某种电荷的一种分布

那么把原子核里面

所有质子中子的轨道磁矩

自旋磁矩加起来呢

就是原子核的总磁矩

那我们就发觉

原子核的总磁矩

和原子核的总角动量之间

也是一个正比例关系

这个比例系数就在这儿了

通过这个可以看得出来

我刚才已经提到过了

由于质子的质量

是电子质量的1836倍

所以原子核 核磁矩

是远远小于电子的磁矩的

刚才我们介绍了一个原子里面

电子的磁矩和核的磁矩

那么对于一个分子来讲

如果把这个分子里面的所有

电子的轨道磁矩

自旋磁矩

以及核磁矩加起来的话

当然就得到一个分子的磁矩

那么由于磁矩是一个矢量

这样累加的结果

也就是这个分子磁矩

无非是两种可能性

一种可能性

这个分子磁矩是不等于零的

我们说

这个时候分子是有固有磁矩

所有的相对磁导率大于1的物质

它都有固有磁矩

另外一种情况

它的磁矩加起来

分子磁矩加起来是等于零的

那么所有的抗磁性物质

它的磁矩是等于零的

意思是说没有固有磁矩

那么在本节的最后我们还会说

在我们前面章节里面

里面介绍过

对于一个载流线圈

它是有磁矩的

那么任何一个磁矩

可以等价于一个小的载流线圈

这儿也是一样的

这样分子具有分子磁矩

我们就可以等价为一个

分子的电流

所以呢分子的固有磁矩

和分子的电流

他们也是等价的

这一节呢就讲到这儿

谢谢大家

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WEEK1

-电荷和库仑定律

--引言

--电荷

--库仑定律

-WEEK1--电荷和库仑定律

-电场及叠加原理,电偶极子

--电场和电场强度

--点电荷电场及叠加原理

--点电荷电场及叠加原理(续1)

--点电荷电场及叠加原理(续2)

--点电荷电场及叠加原理(续3)

-WEEK1--电场及叠加原理,电偶极子

-高斯定律

--电通量

--立体角*

--高斯定律的证明*

--高斯定律和电场线

--高斯定律的应用

--高斯定律的应用(续)

-WEEK1--高斯定律

-WEEK1--本周作业

-week1课件

WEEK2

-静电场环路定理、电势和叠加原理

--环路定理

--电势和叠加原理

--电势和叠加原理(续)

--电势梯度

--等势面

-WEEK2--静电场环路定理、电势和叠加原理

-静电能

--电荷系静电能

--电荷系静电能(续1)

--电荷系静电能(续2)

-WEEK2--静电能

-导体静电平衡

--物质中电场

--导体静电平衡

--导体静电平衡条件(续1)

--导体静电平衡条件(续2)

-WEEK2--导体静电平衡

-WEEK2--本周作业

-week2课件

WEEK3

-导体周围电场

--有导体时静电场的计算

--有导体时静电场的计算(续)

-WEEK3--导体周围电场

-静电屏蔽

--导体壳与静电屏蔽

-WEEK3--静电屏蔽

-电容及电容器

--电容及电容器

--电容及电容器(续)

-WEEK3--电容及电容器

-电介质

--介质对电场的影响

-WEEK3--电介质

-极化强度矢量,极化电荷

--极化强度

--极化电荷

-WEEK3--极化强度矢量,极化电荷

-WEEK3--本周作业

-week3课件

WEEK4

-极化规律、电位移矢量

--电介质的极化规律

--电介质的极化规律(续)

--电位移矢量及其应用

--电位移矢量及其应用(续)

-WEEK4--极化规律、电位移矢量

-有介质时静电场能量

--有介质时静电场能量

-WEEK4--有介质时静电场能量

-电流密度、稳恒电流和稳恒电场

--电流密度

--稳恒电流和稳恒电场

-WEEK4--电流密度、稳恒电流和稳恒电场

-电动势、欧姆定律的微分形式及基尔霍夫定律

--电动势

--欧姆定律

--欧姆定律(续)

-WEEK4--电动势、欧姆定律的微分形式及基尔霍夫定律

-电流微观图像和暂态过程

--电流微观图像

--电容器的充放电(暂态过程)*

-WEEK4--电流微观图像和暂态过程

-本周作业

--week4--本周作业

-week4课件

WEEK5

-洛仑兹力、磁感应强度

--电流磁效应

--磁场和磁感应强度

-WEEK5--洛仑兹力、磁感应强度

-毕-萨-拉定律、磁场叠加原理和磁场高斯定理

--毕-萨-拉定律

--毕-萨-拉定律(续)

--磁场高斯定律

-WEEK5--毕-萨-拉定律、磁场叠加原理和磁场高斯定理

-静磁场环路定理

--安培环路定理及其应用

--安培环路定理及其应用(续1)

--安培环路定理及其应用(续2)

-WEEK5--静磁场环路定理

-安培力和霍尔效应

--带电粒子在磁场中的运动

--霍尔效应

--安培力

-WEEK5--安培力和霍尔效应

-WEEK5--本周作业

-week5课件

WEEK6

-载流线圈在均匀磁场中受的磁力矩、磁矩

--载流线圈在均匀磁场中受的磁力矩

-WEEK6--载流线圈在均匀磁场中受的磁力矩、磁矩

-磁介质对磁场的影响和原子磁矩

--磁场中的磁介质

--原子的磁矩

-WEEK6--磁介质对磁场的影响和原子磁矩

-磁化强度矢量、磁化电流和磁场强度H及其环路定理

--磁介质的磁化

--磁化电流

--有磁介质时磁化的规律

-WEEK6--磁化强度矢量、磁化电流和磁场强度H及其环路定理

-WEEK6--本周作业

-week6课件

WEEK7

-铁磁介质和简单磁路

--磁场的界面关系

--铁磁性材料

-WEEK7--铁磁介质和简单磁路

-法拉第电磁感应定律

--法拉第电磁感应定律

--电磁感应定律和磁通连续定理的普适性

-WEEK7--法拉第电磁感应定律

-动生电动势和感生电动势、感生电场和涡流

--动生电动势

--感生电动势和感生电场

--涡电流

-WEEK7--动生电动势和感生电动势、感生电场和涡流

-自感和互感

--自感

--互感

-WEEK7--自感和互感

-WEEK7--本周作业

-week7课件

WEEK8

-暂态过程和磁场能量

--RL电路的暂态过程

--磁场的能量

-磁场和电场的相对性

--电场和磁场的相对性

-位移电流和麦克斯韦方程组

--麦克斯韦方程组和电磁波

--麦克斯韦方程组

-WEEK8--位移电流和麦克斯韦方程组

-电磁波、坡因廷矢量和光压

--电磁波

--坡印廷矢量

--电磁波的动量

--光压——辐射压强

-本周作业

--week8--本周作业

-week8课件

WEEK9

-波动光学—引言

--波动光学——引言

-WEEK9--波动光学—引言

-杨氏双缝干涉、相干光

--光的干涉

--双缝干涉

-WEEK9--杨氏双缝干涉、相干光

-光源及发光性质

--光源的发光特性

--时间相干性

--空间相干性

-WEEK9--光源及发光性质

-光程、等倾和等厚干涉

--光程

--薄膜干涉(一)

--薄膜干涉(二)

-WEEK9--光程、等倾和等厚干涉

-迈克耳逊干涉仪

--迈克耳逊干涉仪

-WEEK9--本周作业

-week9课件

WEEK10

-衍射现象、单缝夫琅禾费衍射

--惠更斯原理

--单缝夫琅禾费衍射

--单缝夫琅禾费衍射(续)

-WEEK10--衍射现象、单缝夫琅禾费衍射

-光栅衍射

--光栅衍射

--光栅衍射(续)

-WEEK10--光栅衍射

-光学仪器分辨本领

--光学仪器的分辨本领

--光学仪器的分辨本领(续)

-WEEK10--光学仪器分辨本领

-X射线晶体衍射

--X射线的衍射

-WEEK10--X射线晶体衍射

-WEEK10--本周作业

-week10课件

WEEK11

-光的偏振状态和偏振片

--光的偏振状态

--光的偏振状态(续)

--起偏和检偏

-WEEK11--光的偏振状态和偏振片

-反射和折射光偏振

--反射和折射及散射光的偏振

-WEEK11--反射和折射光偏振

-晶体双折射、波片

--双折射

--双折射(续)

--波片

-WEEK11--晶体双折射、波片

-偏振光干涉、人工双折射和旋光

--偏振光的干涉

--人工双折射

--旋光现象

-WEEK11--偏振光干涉、人工双折射和旋光

-量子物理诞生和黑体辐射

--量子物理

--黑体辐射

-WEEK11--量子物理诞生和黑体辐射

-WEEK11--本周作业

-week11课件

WEEK12

-光电效应、光子和康普顿效应

--光电效应

--光子

--光子(续)

--光子(续2)

--康普顿效应

-WEEK12--光电效应、光子和康普顿效应

-物质波、波函数和概率密度

--物质波

--波函数

--波函数(续)

-WEEK12--物质波、波函数和概率密度

-不确定性关系

--不确定关系

-WEEK12--不确定性关系

-薛定谔方程

--薛定谔方程

-WEEK12--薛定谔方程

-一维无限深势阱

--一维无限深势阱

-WEEK12--一维无限深势阱

-WEEK12--本周作业

-week12课件

WEEK13

-一维问题

--一维谐振子

--势垒穿透

--扫描隧道显微镜

-WEEK13--一维问题

-氢原子能级和角动量

--原子中的电子

--玻尔理论发展的基础

--氢原子的量子力学处理

--能量量子化

-WEEK13--氢原子能级和角动量

-电子自旋、费米子和泡利不相容原理

--电子自旋与自旋轨道耦合

--碱金属原子光谱的双线

--微观粒子的不可分辨性

--各种原子核外电子排布

-WEEK13--电子自旋、费米子和泡利不相容原理

-WEEK13--本周作业

-week13

WEEK14

-X射线、激光、分子光谱简介

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--Video

--分子光谱简介

--激光

--光学谐振腔

-WEEK14--X射线、激光、分子光谱简介

-固体电子气模型和量子统计

--固体

--自由电子气体模型

--量子统计

-WEEK14--固体电子气模型和量子统计

-能带模型

--能带

-能带模型--作业

-本周作业

--WEEK14--本周作业

-week14

WEEK15

-半导体和PN结

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-WEEK15--半导体和PN结

-原子核性质、核磁共振

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--Video

-WEEK15--原子核性质、核磁共振

-放射性和衰变规律

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--α衰变

--穆斯堡尔效应

--β衰变

-WEEK15--放射性和衰变规律

-结合能、核力

--核的结合能

--核力

-WEEK15--结合能、核力

-粒子物理简介

--基本粒子

-WEEK15--粒子物理简介

-本周作业

--WEEK15--本周作业

-week15课件

期末考试

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-期末考试--期末考试Part3

原子的磁矩笔记与讨论

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