原子核的磁矩.ppt

关于原子核的磁矩现在学习的是第1页，共12页1. 1. 原子核外轨道电子的磁矩原子核外轨道电子的磁矩质量质量m，电荷，电荷-q的粒子作圆周运动时，相当于的粒子作圆周运动时，相当于环形电流环形电流，产生产生磁矩磁矩 和和角动量角动量Pl . 与与 Pl 有如下关系有如下关系: 1.3 1.3 原子核的磁矩原子核的磁矩现在学习的是第2页，共12页电子轨道磁矩：电子轨道磁矩：其中：其中：gl = -1gs = -2其中：其中：电子的磁矩：电子的磁矩：电子自旋磁矩：电子自旋磁矩：玻尔磁子玻尔磁子现在学习的是第3页，共12页2. 2. 核子的自旋磁矩核子的自旋磁矩由于核子为自旋为由于核子为自旋为1/21/2的的费米子费米子，因此核子也有相应的，因此核子也有相应的自旋磁矩自旋磁矩。 质子质子的自旋磁矩为：的自旋磁矩为： 中子中子的自旋磁矩为：的自旋磁矩为： 为为核磁子核磁子 如果核子也像电子是如果核子也像电子是点粒子点粒子，按，按狄拉克方程狄拉克方程可得出可得出比较实测结果：比较实测结果：现在学习的是第4页，共12页 质子、中子质子、中子不是不是基本粒子基本粒子，而，而具有内部结构具有内部结构。中子。中子为中性粒子，具有磁矩，说明为中性粒子，具有磁矩，说明中子中子的的内部结构具有电荷内部结构具有电荷。用核子的夸克模型可得到：用核子的夸克模型可得到：核子核子反常磁矩反常磁矩的的存在存在说明：说明：现在学习的是第5页，共12页3. 3. 原子核的磁矩原子核的磁矩原子核的磁矩原子核的磁矩等于核内所有等于核内所有质子的轨道磁矩质子的轨道磁矩与所有与所有核子核子自旋磁矩自旋磁矩的的矢量和矢量和。 其中：其中：中子不带电，其轨道磁矩为零。中子不带电，其轨道磁矩为零。现在学习的是第6页，共12页若原子核的自旋为若原子核的自旋为核磁矩在核磁矩在 z 方向的投影为方向的投影为: : 磁矩磁矩是是量子化量子化的，的，则原子核的磁矩为：则原子核的磁矩为：gI 核朗德因子核朗德因子，因此包含了，因此包含了核结构核结构的信息的信息。mI 取值为取值为I,I-1,I-2,-I+1,-I。在在z方向投影方向投影有有2I+1个值个值也有也有2I+1个值个值现在学习的是第7页，共12页 这就是为什么原子光谱的这就是为什么原子光谱的超精细结构超精细结构谱线谱线的间距比的间距比精细精细结构结构谱线谱线的间距要的间距要小小很多的原因。很多的原因。 mP比比me 大大1836倍倍核磁子核磁子 N只有玻尔磁只有玻尔磁子子 B的的1/1836核的磁矩比原子中的电子磁矩要小很多。核的磁矩比原子中的电子磁矩要小很多。通常所说的通常所说的核磁矩核磁矩是是 mI=I 时的取值，时的取值，也就是磁矩在也就是磁矩在z方向方向上上投影的最大值来表征磁矩的大小，投影的最大值来表征磁矩的大小，最大投影最大投影记作：记作：现在学习的是第8页，共12页核子的磁矩像角动量一样可以互相抵消核子的磁矩像角动量一样可以互相抵消。以氘核为例，假设氘。以氘核为例，假设氘核的基态是核的基态是 s 态，即轨道角动量为零，仅由质子和中子态，即轨道角动量为零，仅由质子和中子的自旋磁矩确定的自旋磁矩确定. . 实验值：实验值： 说明氘核的基态并不完全是说明氘核的基态并不完全是s态，态，混入了混入了d态态。 (见见第四章第四章4.1)现在学习的是第9页，共12页现在学习的是第10页，共12页现在学习的是第11页，共12页感谢大家观看感谢大家观看现在学习的是第12页，共12页