Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Естествознание arrow Общая физика
Посмотреть оригинал

Взаимодействие магнитного момента ядра с электронной оболочкой

К числу сверхтонких взаимодействий принадлежит и рассматриваемый ниже ядерно-магнитный эффект.

Помимо электростатического взаимодействия заряда ядра с электронной оболочкой атомов и внешним электрическим полем может возникнуть также взаимодействие магнитного момента ядра с магнитным полем, создаваемым электронной оболочкой в месте расположения ядра и внешним, по отношению к атому и его ядру, магнитным полем. В случае изучения влияния только электронной оболочки на магнитные свойства ядра можно рассматривать одновременно два энергетически эквивалентных явления: электронная оболочка создает в месте расположения ядра магнитное поле, взаимодействующее с ядром, и, наоборот, обладающее магнитным моментом ядро создает на электронах атома магнитное поле, влияющее на их энергетическое состояние.

Взаимодействие магнитного момента ядра с магнитным полем, создаваемым электронами, сводится к ядерному эффекту Зеемана. Энергия зеемановского взаимодействия в данном случае составляет

где 5(0,0,0) — магнитная индукция поля электронной оболочки атома в месте расположения ядра.

В магнитонеупорядоченных веществах в результате хаотического теплового движения атомов (и магнитных моментов соответственно) магнитное поле на ядрах усредняется во времени и дает в среднем нуль (т.е. поле на ядре отсутствует). В магнитоупорядоченных веществах этого не происходит (внутридоменное взаимодействие сохраняет направления магнитных моментов соседних атомов), и ядерный эффект Зеемана имеет место.

По аналогии с подразделом 8.7, где рассмотрен «электронный» эффект Зеемана, в данном случае ядерного зееман-эффекта снимается вырождение по квантовому числу /И/, т.е. энергетический уровень ядра с определенным /расщепится на 21 + 1 подуровней. На рисунке 9.9, б без учета квадрупольного взаимодействия, а на рис. 9.9, в с его учетом (химический сдвиг присутствует везде) представлено такое расщепление уровня с 1= 3/2 и возникновение спектральных линий излучения: образуется шесть неэквидистантных линий сверхтонкого магнитного расщепления. Обратите внимание, что энергии уровней, соответствующие ядерным магнитным квантовым числам для основного и возбужденного состояний ядра Fe57, возрастают в обратном порядке (±т1 внизу и ±/и7вверху на рис. 9.9, бив), — что отвечает разным знакам ядерного ^-фактора для этих состояний. Величина расщепления спектральных линий Асот определяется выражением, близким по виду к (8.102), которое получается заменой «электронных» характеристик на соответствующие им ядерные.

Из выражения (9.55) видно, что величина дополнительной энергии магнитного взаимодействия зависит от индукции 5(0,0,0) магнитного поля на ядре. В связи с тем, что ядерный магнетизм в 1840 раз меньше электронного, ядерное зеемановское расщепление существенно меньше, чем для электронов. Тем не менее за счет больших величин внутреннего магнитного поля в магнитоупорядоченных веществах это расщепление может достигать величины, обнаруживаемой экспериментально, например, с помощью метода гамма-резонансной спектроскопии.

Точно таким же образом магнитное поле ядра действует на магнитный момент электрона. Это дает возможность исследовать изменения в электронной структуре атома за счет химических эффектов.

В общем случае в электронно-ядерных взаимодействиях могут одновременно проявляться все рассмотренные нами эффекты. Такой случай комбинированного взаимодействия показан на рис. 9.9, в. Видно, что система расщеплений и спектральных линий усложняется, но, тем не менее, допускает вычленение соответствующих «составляющих» эффектов.

 
Посмотреть оригинал
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы