Механический и магнитный моменты атома (стр. 3 из 3)
и отдельно складываются спиновые моменты
электронов 
.После этого моменты
и 
атома дают его суммарный механический момент 
. Такой вид связи электронов в атоме называется LS – связью (связь Рёссель – Саундерса).2. Каждая пара механических моментов импульса
и 
одного электрона взаимодействуют между собой сильнее, чем с механическими моментами 
и других электронов. Тогда сначала определяются полные угловые моменты импульса для каждого электрона атома 
в отдельности, которые потом складываются (векторно) и определяют механический момент атома в целом 
: 
.Такой вид связи называют jj – связью, и она присуща атомам тяжелых элементов.
Величина полного механического момента импульса атома
определяется внутренним квантовым числом J по обычному закону квантования: 
,где J – квантовое число механического момента атома.
Рассмотрим закономерности определения квантового числа механического момента атома, в частности, для случая LS – связи.
Квантовые орбитальные числа электронов l – целые, следовательно, квантовое орбитальное число атома L также целое число.
Квантовое спиновое число электрона s =
, поэтому квантовое спиновое число атома S либо целое (если в атоме четное число электронов Z), либо полуцелое (Z – нечетное).Квантовое число J результирующего механического момента атома
по аналогии с полным квантовым числом электрона j определяется какJ = |L – S|, |L – S -1| …0, … (L + S - 2), (L+S – 1), (L+S)
или
J = 0, ±
, ± 1 … ± |L±S|, включая полуцелые.Существуют правила отбора квантовых чисел атома:
ΔL = ± 1,ΔS = 0,ΔJ = 0, ± 1
Магнитный момент атома
Как уже говорилось ранее, орбитальный и магнитный моменты электрона связаны гиромагнитным отношением:
.Экспериментально было доказано, что для механического
и магнитного 
орбитальных моментов атома выполняется аналогичное соотношение 
.Подставляя
, где L – квантовое орбитальное число атома, получаем 
, 
(*)Так же, как и для электрона, для атома спиновое гиромагнитное отношение в два раза больше гиромагнитного отношения для орбитальных моментов
, и соотношение между спиновыми моментами атомами аналогично полученному ранее для электрона(
): 
,(**)так как
, где S – квантовое спиновое число атома.Полный момент импульса атома
Полный магнитный момент атома
связан с полным механическим моментом следующим соотношением: 
,где
– множитель (или фактор) Ланде, который вводится для того, чтобы учесть различие в два раза гиромагнитных отношений орбитальных и спиновых моментов или так называемый удвоенный магнетизм спина (сравни выражения * и **). Множитель Ланде может равняться нулю и быть меньше 1, так как представляет собой комбинацию квантовых чисел атома.Атом в магнитном поле
Как уже говорилось, во внешнем магнитном поле векторы
и 
электрона в атоме прецессируют с угловой скоростью 
. При квантово-механическом рассмотрении влияния магнитного поля на атомы выявлено, что по аналогии с прецессией электронных моментов имеет место прецессия векторов механического и магнитного момента атома – и 
под определенным углом к направлению вектора магнитной индукции 
. Однако проекции вектора на направление магнитного поля – 
могут принимать лишь значения, определяемые полным магнитным квантовым числом М: 
. Полное магнитное число М может принимать (2J+1) значений:М = 0, ± 1, ± 2…± J.Таким образом, атом, обладающий магнитным моментом
, приобретает в магнитном поле дополнительную энергию 
, которая определяется фактором Ланде данного атома. Каждый энергетический уровень атома расщепляется на (2J+1) равноотстоящих уровней, что приводит к образованию большого числа спектральных линий. Однако необходимо учитывать правило отбора для полного магнитного числа М, аналогичное правилу отбора для магнитного квантового числа электрона m:ΔМ = 0, ± 1.