第二章
8、 原子磁性来源,原子外电子排布规律(P19)
9、 电子的轨道磁矩,玻尔磁子,电子轨道磁矩的量子化(P21-22)
10、 电子自旋磁矩,电子自旋轨道角动量耦合(P23-P24) 电子除了绕核作轨道运动外,还有自旋运动,固有自旋角动量。 自旋角动量在外磁场中的分量只取决于自旋量子数ms。
角动量耦合:由几个角动量互相作用得到一个总的、确定的角动量的组合方式,称为角动量耦合,其实质就是矢量的加和。
11、 jj耦合,LS耦合,洪德定则,朗德因子,有效磁矩,原子量子态的光谱学标记(P24--26) j-j 耦合: 适用于原子序数Z>82 的原子, 在这类原子中,同一电子自身的轨道-自旋耦合(l-s)较强,各电子的轨道角动量l和自旋角动量s先合成为电子的总角动量j,然后各个电子的总角动量j再合成为该电子壳层的总角动量J。
L-S耦合:适用于原子序数较小的原子,在这类原子中,不同电子之间的轨道-轨道耦合和自旋-自旋耦合较强,而同一电子的轨道-自旋耦合较弱,因而, 各个电子的轨道角动量和自旋角动量先分别合成为 个总轨道角动 一个总轨道角动量PL和总自旋角动量PS,然后,总轨道角动量和总自旋角动量再耦合成为该支壳层电子的总角动量PJ。原子序数Z≤32的元素都采用这种耦合方式。原子序数Z>32到Z<82 之间元素角动量的耦合方式将逐渐地从第一种方式。
gJ称为朗德因子:
重要:原子磁矩的计算
Fe原子: Z=26,电子分布是?.3d
6
由洪特规则1: 5个电子自旋占据5个+1/2的ms的状态,另一个只能占据-1/2的ms的状态,所以总的自旋s: S=5*1/2-1*1/2=2
同理根据洪特定则2:总轨道角动量 L=2+1+0+(-1)+(-2)+2=2 (ml=0,+1, +2) 电子数超过半数,根据洪特定则3: L-S耦合的总角动量J有:J=L+S(=4) 所以朗德因子gJ:gJ=3/2 所以Fe原子的有效磁矩为: Fe原子的总自旋磁矩为:
Cr3+离子: Z=24,电子分布是?.3d3
12、 轨道角动量冻结,3d能级劈裂的机理 轨道角动量冻结:在晶场中的3d过渡金属的磁性离子的原子磁矩仅等于电子自旋磁矩,而电子的轨道磁矩没有贡献,此现象称为轨道角动量冻结。 物理机理:
过渡金属的3d电子轨道暴露在外面,受晶场的控制。晶场的值为10-10,大于自旋轨道耦合能10。
晶场对电子轨道的作用是库伦相互作用,因而对电子自旋不起作用,随着3d电子的轨道能级在晶场作用下劈裂,角动量消失。
发生轨道冻结的条件是:晶场大于自旋-轨道耦合
2
24
3d能级劈裂的机理:
能级劈裂:指原子或分子内原先衰减的能量水平间的分离
13、 拉莫尔旋进,朗之万的抗磁性理论 拉莫尔旋进:拉莫尔进动是指电子、原子核和原子的磁矩在外部磁场作用下的进动。
拉莫尔旋进:具有自旋与磁矩特性的磁性核处于磁感应强度为B的均匀磁场中时,若此原子核的磁矩μ与B的方向不同时,在磁场作用下,原子核将受到一个垂直于μ与B形成平面的力矩T,在力矩T的作用下自旋角动量P的方向会连续发生变化,但大小保持不变,自旋核将发生像陀螺受重力作用是一样的进动。原子核即自旋,又围绕外磁场方向发生的进动也成为拉莫尔进动。 朗之万的抗磁性理论:
朗之万的抗磁性理论:(P26-27)