原子物理第六章省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第六章第六章 在磁场中原子在磁场中原子6.1 6.1 原子磁距原子磁距一一.电子磁距电子磁距轨轨道运道运动动：第第1页页6.1 6.1 原子磁距原子磁距一一.电子磁距电子磁距电子磁矩电子磁矩=电子电子轨道磁矩轨道磁矩+电子电子自旋磁矩！自旋磁矩！（矢量叠加）（矢量叠加）自旋运自旋运动动：第第2页页第六章第六章 在磁场中原子在磁场中原子6.1 6.1 原子磁距原子磁距二二.原子磁距原子磁距 原子中原子中电电子子轨轨道磁距和自旋磁距合成原道磁距和自旋磁距合成原子子总总磁距。磁距。其其实实原子核原子核也有磁距，不也有磁距，不过过因因为为原子核原子核质质量比量比电电子子质质量大量大1836倍，所以倍，所以原子核磁距原子核磁距比比电电子磁距要小三个数量子磁距要小三个数量级级，所以在，所以在计计算原算原子子总总磁距磁距时时能能够暂够暂不考不考虑虑。第第3页页1.1.单电子原子单电子原子总磁距总磁距演示演示第第4页页第第5页页第第6页页第第7页页第第8页页朗德因子朗德因子g：第第9页页结论：单电子原子总磁距结论：单电子原子总磁距第第10页页例例1 求以下原子求以下原子态态g因子：因子：解：解：(1)：，(2)：，(3)：，第第11页页2.2.多电子原子总磁距多电子原子总磁距LSLS耦合：耦合：第第12页页2.2.多电子原子总磁距多电子原子总磁距JjJj耦合：耦合：第第13页页6.2 6.2 外磁场对原子作用外磁场对原子作用一一.拉莫尔旋进（演示）拉莫尔旋进（演示）原子既然有原子既然有总总磁距，那么原子磁距，那么原子处处于外磁于外磁场场中就要受到磁中就要受到磁场场作用，那么作用，那么这这么一个效果是么一个效果是磁距磁距绕绕磁磁场场方向作旋方向作旋进进。也就是。也就是总总角角动动量量绕绕着磁着磁场场B B方向旋方向旋进进。磁场对原子磁距力矩是：磁场对原子磁距力矩是：第第14页页第第15页页一一.拉莫尔旋进（演示）拉莫尔旋进（演示）而力矩作用会使角动量发生改变，而且而力矩作用会使角动量发生改变，而且结论：结论：力矩使角动量发生改变，不过只改变力矩使角动量发生改变，不过只改变角动量方向，不改变其大小。角动量方向，不改变其大小。第第16页页结论：结论：力矩使角动力矩使角动量发生改量发生改变，不过只变，不过只改变角动量改变角动量方向，不方向，不改变其大小。改变其大小。第第17页页6.2 6.2 外磁场对原子作用外磁场对原子作用二二.旋进引发附加能量旋进引发附加能量 原子原子总总角角动动量量绕绕着磁着磁场场B B方向旋方向旋进进，作用，作用结结果会引果会引发发一部分附加能量，能一部分附加能量，能够证实够证实附加附加能量能量E E为为：第第18页页第第19页页第第20页页第第21页页讨论：讨论：若若M0，则附加能量，则附加能量E0E0，对应能级，对应能级与不加磁场时相比升高了；与不加磁场时相比升高了；若若M0，则附加能量，则附加能量E0E00，则新谱线，则新谱线波数增大波数增大，新，新谱线谱线波长波长与原谱线相比与原谱线相比变短变短；3.3.若若 M2g2-M1g1090度情度情况更多一些！况更多一些！(90度度)第第58页页三三.抗磁性与顺磁性比较抗磁性与顺磁性比较 抗磁性是普遍存在；抗磁性是普遍存在；顺磁性是对于顺磁性是对于J不为不为0原子存在；原子存在；所以：所以：J为为0时，原子没有顺磁性，只有抗磁性；时，原子没有顺磁性，只有抗磁性；J不为不为0时，原子现有抗磁性；也有顺磁性。时，原子现有抗磁性；也有顺磁性。在常温下，顺磁性磁化率比抗磁性磁化率大在常温下，顺磁性磁化率比抗磁性磁化率大2到到3个数量级，所以主要表达出顺磁性。个数量级，所以主要表达出顺磁性。第第59页页四四.铁磁性铁磁性 一些物质，如铁钴镍和稀土元素及很多氧一些物质，如铁钴镍和稀土元素及很多氧化物，在受外磁场磁化时，显出比顺磁性强化物，在受外磁场磁化时，显出比顺磁性强得很多磁性，而且在去掉外磁场后，还保留得很多磁性，而且在去掉外磁场后，还保留磁性，这种现象称为铁磁性。磁性，这种现象称为铁磁性。铁磁性物质本身含有磁距，原子之间又发铁磁性物质本身含有磁距，原子之间又发生自发磁化，合成一个较强联合磁距，这么生自发磁化，合成一个较强联合磁距，这么小区称为磁畴。小区称为磁畴。不加外磁场时，磁畴效果抵消，加了外磁不加外磁场时，磁畴效果抵消，加了外磁场，磁畴转向，对外显出较强磁性。场，磁畴转向，对外显出较强磁性。第第60页页