МАГНИТНЫЙ МОМЕНТ

МАГНИТНЫЙ МОМЕНТ основная величина,
характеризующая магнитные свойства вещества. Источником магнетизма, согласно
классич. теории электромагнитных явлений, являются электрич. макро- и микротоки.
Элементарным источником магнетизма считают замкнутый ток. Из опыта и классич.
теории электромагнитного поля следует, что магнитные действия замкнутого
тока (контура с током) определены, если известно произведение
(М) силы
тока i на площадь контура б (М = i б/с в СГС системе единиц,
с - скорость света). Вектор М и есть, по определению, М. м.
Его можно записать и в иной форме: М = ml, где т - эквивалентный
магнитный
заряд контура, а l - расстояние между "зарядами" противоположных
знаков (+ и -).

М. м. обладают элементарные частицы, атомные
ядра, электронные оболочки атомов и молекул. М. м. элементарных частиц
(электронов, протонов, нейтронов и др.), как показала квантовая механика,
обусловлен существованием у них собственного механич. момента - спина.
М.
м. ядер складываются из собственных (спиновых) М. м. образующих эти ядра
протонов и нейтронов, а также М. м., связанных с их орбитальным движением
внутри ядра. М. м. электронных оболочек атомов и молекул складываются из
спиновых и орбитальных М. м. электронов. Спиновый магнитный момент электрона
nна направление внешнего магнитного поля Н. Абс. величина проекции



где n21
эрг/гс-
Бора
магнетон, h - h/2Пи, где
h - Планка постоянная, е и
т- заряд и масса электрона, с - скорость света;
S^H-
проекция спинового механич. момента на направление поля Н. Абс.
величина спинового М. м.



где s= 1/2 - спиновое квантовое число.
Отношение
спинового М, м. к механич. моменту (спину)



Исследования атомных спектров показали,
что (n^н(1 + 0,0116). Это обусловлено действием на электрон т. н. нулевых колебаний
электромагнитного поля (см. Квантовая электродинамика, Радиационные
поправки).

Орбитальный М. м. электрона nсвязан с механич. орбитальным моментом ЭЛорб соотношением
g=
|nе|/2тт.
е. магнитомеханическое отношение gв два раза меньше,
чем gпроекций nквантование
пространственное): n^нгде m - магнитное квантовое число, принимающее 2l+1
значений (0,±1, ±2, ..., ±l, где l- орбитально е квантовое число).
В многоэлектронных атомах орбитальный и спиновый М. м. определяются квантовыми
числами L и S суммарного орбитального и спинового моментов. Сложение
этих моментов проводится по правилам пространственного квантования. В силу
неравенства магнитомеханических отношений для спина электрона и его орбитального
движения (g gрезультирующий
М. м. оболочки атома не будет параллелен или антипараллелен её результирующему
механич. моменту J. Поэтому часто рассматривают слагающую полного
М. м. на направление вектора J, равную



где g - магнитомеханическое
отношение электронной оболочки, J - полное угловое квантовое число.

М.м. протона, спинк-рого равен корню из
3h/2, должен был бы по аналогии с электроном равняться

где Ммасса протона,
к-рая в 1836,5 раз больше тмагнетон, равный 1/1836,5nотсутствовать, поскольку он лишён заряда. Однако опыт показал, что М. м.
протона n- 1,91315тnнуклонов, определяющих их специфич. ядерные взаимодействия (см. Ядерные
силы, Мезоны) и влияющих на их электромагнитные свойства. Суммарные
М. м. сложных атомных ядер не являются кратными nи nПричиной этой неаддитивности является влияние ядерных сил, действующих
между образующими ядро нуклонами. М. м. атома в целом равен векторной сумме
М. м. электронной оболочки и атомного ядра.

Для характеристики магнитного состояния
макроскопич. тел вычисляется среднее значение результирующего М. м. всех
образующих тело микрочастиц. Отнесённый к единице объёма тела М. м. наз.
намагниченностью.
Для
макротел, особенно в случае тел с атомным магнитным упорядочением (ферро-,
феррии антиферромагнетики), вводят понятие средних атомных М. м. как среднего
значения М. м., приходящегося на один атом (ион) - носитель М. м. в теле.
В веществах с магнитным порядком эти средние атомные М. м. получаются как
частное от деления самопроизвольной намагниченности ферромагнитных тел
или магнитных подрешёток в ферри- и антиферромагнетиках (при абс. нуле
темп-ры) на число атомов - носителей М м. в единице объёма. Обычно эти
средние атомные М. м. отличаются от М. м. изолированных атомов; их значения
в магнетонах Бора nd-металлах Fe, Co и Ni соответственно 2,218 nи 0,604 цв) Это различие обусловлено изменением движения d-электронов (носителей
М. м.) в кристалле по сравнению с движением в изолированных атомах. В случае
редкоземельных металлов (лантанидов), а также неметаллических ферро- или
ферримагнитных соединений (напр., ферриты)
недостроенные
d- или
f-слои электронной оболочки (основные атомные носители М. м.) соседних
ионов в кристалле перекрываются слабо, поэтому заметной коллективизации
этих слоев (как в d-металлах) нет и М. м. таких тел изменяются мало по
сравнению с изолированными атомами. Непосредственное опытное определение
М. м. на атомах в кристалле стало возможным в результате применения методов
магнитной нейтронографии, радиоспектроскопии (ЯМР, ЭПР. ФМР и т.
п.) и Мёссбауэра эффекта. Для парамагнетиков также можно ввести
понятие среднего атомного М. м., к-рый определяется через найденную на
опыте постоянную Кюри, входящую в выражение для Кюри закона
или
Кюри
- Вепса закона (см. Парамагнетизм).

Лит.: Т а м м И. Е., Основы теории
электричества, 8 изд., М., 1966; Ландау Л. Д. и Л и ф ш и ц Е. М., Электродинамика
сплошных сред, М., 1959; Д о р ф м а н Я. Г., Магнитные свойства и строение
вещества, М., 1955; Вонсовский С. В., Магнетизм микрочастиц, М., 1973.
С.
В. Вонсовский.