【求助】古埃天平测磁化率实验中的力F是什么力

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• zouyou (2016-3-05 15:54:29)

  首先，核磁矩与电子的自旋或是轨道磁矩不是一个数量级的。考虑到波尔磁子的表达式eh/4pi*m，由于核子的质量是电子的质量的一千倍，所以描述核子的磁矩单位是电子的千分之一，在一般情况下核磁矩可以忽略不计。
  对于小尺寸的分子或是团簇，电子的轨道磁矩和自旋磁矩都比较重要。但是对于大分子，自旋磁矩更重要。
  对于试验，嗯，我不清楚。

• 钻石 (2016-3-05 15:54:55)

  如果自旋磁矩是电子内禀磁矩，和波尔磁子成线性关系，那么电子的轨道磁矩怎样理解。为何大分子自旋磁矩更重要？有相关参考书做详细解的吗？

• 哈密瓜 (2016-3-05 15:55:17)

  我可以给你举两个“极端”的例子。
  小的“分子”，其实原子就是分子的下线。以碳原子为例，我们知道C的核外排布为2s2sp2，由于p轨道未满，因此两个电子是自旋平行排列的，应该具有2个波尔磁子的磁矩。然而自由基态碳原子是没有磁矩的，原因就是根据洪特定则，总的角动量量子数L=J-S为0，说明轨道和自旋磁矩被抵消了。这就说明在原子中两中磁矩贡献是相当的，而且结论对小尺寸分子也有效。
  另一个极端，大的“分子”，比如周期的固体。很显然在很多铁组材料中，由于晶体场的原因而发生的轨道磁矩淬灭，体系的磁矩基本上完全有自旋来提供。其实，比如说，对于金属的巡游电子的磁性理论中，著名的Stoner模型就是将HUBBARD哈密顿量做平均场近似（也就是HFA），不过考虑到Stoner模型的缺陷，可以进一步采用无规项近似(RPA)，这样可以求出金属体系的自旋波的激发。不过这是另外的问题，就不进一步讨论了。

• xiaoxiaoai (2016-3-05 15:55:36)

  原因就是根据洪特定则，总的角动量量子数L=J-S为0
  ??????
  量子数可以直接加和？
  但古埃天平力的起源？

• xiaoxiaoai (2016-3-05 15:55:57)

  是否我没说清楚？利用洪特规则只是为了说明对于C原子这个典型例子，它的总磁矩为0，两种磁矩相同。当然，虽然洪特规则对基态小尺寸分子，团簇也适用，但是不能直接说明轨道磁矩和自旋磁矩的关系。因为小分子中的轨道是用体系对应点群的不可约表示来标识的，与原子轨道可以用轨道角动量L标识不同，分子轨道是原子轨道的线性叠加。
  另外，至于角动量量子数是否可以相加或是相减，你可以再复习一下量子化学或是初等量子力学的角动量耦合部分。

• 妮子@ (2016-3-05 15:56:18)

  自旋角动量量子数为何定为1/2？
  对于碳原子的问题，对于氧分子O2我们知道其分子轨道有两个自旋平行的电子，所以氧分子具有顺磁性，而且据教科书所载已被实验证实，那么说在这个例子里，氧分子的轨道自旋磁矩可以忽略不计？

• 跳跳哈里 (2016-3-05 15:56:38)

  在初等量子力学中，自旋量子数为1/2是由实验引入，其对易关系也是类比于轨道角动量得到的。对于自旋的合理解释，是在相对论量子力学的狄拉克方程中出现的。
  O2分子具有固有磁矩，而且磁矩是由其HOMO上两个未成对电子提供的。这说明在该分子中自旋磁矩是重要的。但是，O2分子可以算是一个特例，很显然，对于物理或是化学的体系不会向数学定理那样有严格的论证，有时会有例外。这往往也是自然科学的有趣之处，不是吗？另外，我目前没有见到过O2分子的总磁矩的数值，很难说其中的轨道磁矩是否真的可以忽略不记。或许只是所占成分比较小罢了。
  最后，通过这几个帖子我建议LZ有时间的话多看一些理论方面的书。做理论的就不用说了，我想即使是搞试验的把一些基本概念搞清楚还是有必要的。

• wwwh (2016-3-05 15:56:58)

  但还是有个问题，关于物质磁性产生磁力的解释。对于一块磁铁来说，是怎样对磁性金属产生磁力的？能否从原子层面解释一下？

• 青青草 (2016-3-05 15:57:28)

  首先，核磁矩与电子的自旋或是轨道磁矩不是一个数量级的。考虑到波尔磁子的表达式eh/4pi*m，由于核子的质量是电子的质量的一千倍，所以描述核子的磁矩单位是电子的千分之一，在一般情况下核磁矩可以忽略不计。
  对于小尺寸的分子或是团簇，电子的轨道磁矩和自旋磁矩都比较重要。但是对于大分子，自旋磁矩更重要。
  对于试验，嗯，我不清楚
  谢谢，但是波尔磁子的表达式eh/4pi*m中的m是电子质量，求解过程普物中有。这和原子核自旋似乎无关，而且指的是电子轨道自旋，对于电子自旋还要加上g因子，似乎要差上两倍。