13 obserwujących
12 notek
145k odsłon
  11168   0

Magnetyzm a spinowy moment magnetyczny protonu i elektronu

Jest ostatnio dyskusja na Salonie Fizyki24 na temat magnetyzmu.

Oto m. inn: wypowiedź pewnego bloggera Salonu Fizyka24, uważającego się za fizyka teoretycznego, który dumnie mówi, że to efekt relativity: 

Siły magnetyczne, to specyficzne siły elektryczne.  Pojawiają się one jako relatywistyczny efekt pomiędzy poruszającymi się ładunkami na skutek skrócenia Lorentza-Fitzgeralda, które prowadzi do zmiany struktury pola elektrycznego ładunku poruszającego się.    http://autodafe.salon24.pl/

Ale, wg mnie, jest to, dziwna próba wyjaśnienia magnetyzmu. Poniżej w skrócie jej idea.  

Wire and charge in both frames, with equations

Również pod linkiem:  http://aneksy.pwn.pl/podstawy_fizyki/?id=804

Wg ogólnie przyjętej interpretacji, przyczyną magnetyzmu w  ferromagnetykach jest wypadkowy spinowy moment magnetyczny atomu, które posiadają co najmniej jeden niesparowany elektron i który to skutkuje  zewnętrznym momentem magnetycznym dla danego atomu. Zjawisko nasycenia magnetycznego sprawia, że wszystkie elementarne dipole magnetyczne ustawione są w kierunku zewnętrznego pola magnetycznego. 

http://physics.weber.edu/schroeder/mrr/MRRtalk.html 

http://physics.weber.edu/schroeder/mrr/MRRnotes.pdf

http://chip-architect.com/physics/Magnetism_from_ElectroStatics_and_SR.pdf

Poniżej krótko o magnetyźmie i bez relativity.

W skali mikroskopowej w atomie i cząsteczce

W skali mikroskopowej pole magnetyczne powstaje głównie na skutek ruchu elektronów: orbitalnego oraz obrotowego (tzw. spin), przy czym ten ostatni jest efektem dominującym. Ruch orbitalny elektronu (dookoła jądra atomowego) jest efektem wtórnym i tylko nieznacznie modyfikuje spinowe pole magnetyczne. W niewielkim stopniu pole magnetyczne wytwarzane jest również przez moment magnetyczny protonów i neutronów.

Wypadkowy moment magnetyczny atomu jest sumą wszystkich momentów magnetycznych elektronów (a także w bardzo niewielkim, zazwyczaj pomijanym stopniu również i protonów i neutronów). Z uwagi na dążenie w przyrodzie do minimalnego stanu energetycznego pojedyncze momenty magnetyczne elektronów mają tendencję do ustawiania się w przeciwnych kierunkach (zarówno momenty orbitalne jak i spinowe) czym powodują znoszenie udziału magnetycznego takich sparowanych elektronów. Dlatego też, dla atomu z całkowicie wypełnionymi powłokami i podpowłokami elektronowymi wewnętrzne magnetyczne momenty znoszą się całkowicie. Tylko atomy z częściowo wypełnionymi powłokami elektronowymi posiadają wypadkowy moment magnetyczny, którego wartość zależy głównie od ilości niesparowanych elektronów.

Dla przykładu:

·         W materiałach diamagnetycznych wszystkie elektrony w atomie są sparowane, wobec czego atom nie wykazuje zewnętrznego momentu magnetycznego.

·         Paramagnetyki z kolei posiadają co najmniej jeden niesparowany elektron, który skutkuje zewnętrznym momentem magnetycznym dla danego atomu. Jednakże uporządkowanie takich elementarnych momentów w materiale paramagnetycznym jest chaotyczne, co prowadzi do zerowego wypadkowego momentu dla całego ciała. Paramagnetyki nieznacznie wzmacniają zewnętrzne pole magnetyczne.  

Magnetyzm a spinowy moment magnetyczny protonu i elektronu

Jeś W ferromagnetykach występuje zjawisko nasycenia magnetycznego –  wszystkie elementarne dipole magnetyczne ustawione są w kierunku zewnętrznego pola magnetycznego.

W skali makroskopowej w przewodniku

Pole magnetyczne wokół przewodnika z prądem. 

Uważam, że jest niemożliwościa, by przemieszczające się, w zamkniętym obwodzie, polu elektrycznym, elektrony miały dowolną, przypadkową orientację. Jestem przekonany, że spora część tych elektronów posiada określoną, wypadkową orientację, szczególnie te bliżej powierzchni.

Wiadomo, że elektron w polu magnetycznym porusza sie po lini śrubowej, jak poniżej:

Magnetyzm a spinowy moment magnetyczny protonu i elektronu

W polu elektrycznym sytuacja jest podobna.Wg mnie, elektrony, jako dipole magnetyczne, w polu elektrycznym układają się jeden za drugim i w swoim ruchu wzdłuż i po obwodzie przewodnika, tworzą multum, obok siebie przebiegajacych, wypadkowych, śrubowych linii magnetycznych. I to daje ten duży śrubowy wir magnetyczny, który odbieramy na zewnątrz przewodnika. Zdaję sobie sprawę z tego, że tą interpretację można podważać, ale ja nie widzę innego bardziej logicznego wytłumaczenia.

Magnetyzm a spinowy moment magnetyczny protonu i elektronu


Magnetyzm a spinowy moment magnetyczny protonu i elektronu

 Magnetyzm a spinowy moment magnetyczny protonu i elektronu

 Magnetyzm a spinowy moment magnetyczny protonu i elektronu  Magnetyzm a spinowy moment magnetyczny protonu i elektronu

Magnetyzm a spinowy moment magnetyczny protonu i elektronu

Natomiast ziemskie pole magnetyczne, tłumaczy się, że we wnętrzu Ziemi istnieje roztopione jądro, w którym występują prądy konwekcyjne.

Magnetyzm a spinowy moment magnetyczny protonu i elektronu

 

Magnetyzm a spinowy moment magnetyczny protonu i elektronu

Prądy te unoszą ze sobą olbrzymie ilości wolnych elektronów, które są równoważne z prądem elektrycznym, który z kolei (jak opisano poniżej) skutkuje powstaniem otaczającego pola magnetycznego. Innymi słowy, coś w rodzaju selenoidu. O źródło zasilania nie bedziemy pytali.

 Magnetyzm a spinowy moment magnetyczny protonu i elektronu

 

Magnetyzm makroskopowy obserwujemy również wokół człowieka. 

Magnetyzm a spinowy moment magnetyczny protonu i elektronu


A teraz trochę informacji, skąd się ten moment magnetyczny, zwany spinowym, bierze.

Spin elektronu

Badania widm atomowych dostarczyły cennych informacji o strukturze atomu i w historii rozwoju fizyki atomowej odegrały niezwykle ważną rolę. Stanowiły najpierw eksperymentalne potwierdzenie słuszności modelu Bohra w odniesieniu do wodoru a potem pokazały niedostatki tego klasyczno-kwantowago opisu na przykładzie widma promieniowania helu. Na tym jednak nie zakończyła się rola analizy struktury widm optycznych. Bardziej precyzyjne obserwacje pokazały, ze linie początkowo uważane za pojedyncze składają się w rzeczywistości z kilku linii. Nazwano to strukturą subtelną widm. Początkowo przypuszczano, że jest to rezultat efektów relatywistycznych, które nie są brane pod uwagę w równaniu Schrödingera. Wkrótce jednak okazało się, że struktura subtelna pojawia się w takich przypadkach, gdzie prędkości elektronów dalekie są od prędkości światła. Równie zagadkowe okazały się wyniki doświadczenia Sterna i Gerlacha.

Lubię to! Skomentuj4 Napisz notkę Zgłoś nadużycie

Więcej na ten temat

Komentarze

Inne tematy w dziale Technologie