2.16. - A proton-spin mágneses momentuma, tulajdonságai (orientáció, precesszió, energetikai lehetőségek mágneses térben

Az elektronok momentuma mivel jellemezhető?

Az elektron impulzusmomentumának nagysága kvantált kötött állapotokban. Kvantumszámok segítségével írható le a létezése. Rendelkezik egy impulzus momentummal melynek nagysága a mellék kvantumszámmal adható meg.

Egy körbe forgó tárgy mozgásával közelíthető.

Nagyságát a mellékkvantumszám irányát a mágneses mellékkvantumszám adja meg. Nem tud folytonos energiaszinteket felvenni az elektron.

A mellékkvantumszám hogyan írható le képletek segítségével?

Milyen modellel írható le egy mozgó elektron?

Modell: pályáján „körbe forgó” elektron mozgásához tartozó impulzusmomentum:

Ha L iránya kvantált:

A saját impulzusmomentum (spin-momentum) 𝑆 viselkedése azonos az elektron-pályákhoz tartozó impulzusmomentum 𝑳⃗ kvantált viselkedésével.

A spin-momentum nagysága és iránya:

Ahol:

𝑚_𝑠 : Spinhez rendelt mágneses kvantumszám 2 ∙ 𝑆 + 1-féle értéket vehet fel, ez két féle beállást eredményez.

3D koordináta rendszerben hogyan ábrázolható az elektron?

3D koordináta rendszerben ábrázolva az elektront vagy egyik vagy másik irányba mutat. Z irányú vetülete mutatja a nagyságát. Töltött részecske mágneses teret generál.

Töltéssel rendelkező részecskéknél milyen azok iránya?

A töltéssel rendelkező részecskéknél azok iránya párhuzamos az impulzusmomentummal, de iránykvantálás irányítottsága ellentétes. A mágneses momentum vektor:

A spin momentumhoz tartozó mágneses momentum:

Az elektron spin állapotához tartozó saját mágneses momentum

Az elektron spin állapotához tartozó saját mágneses momentum „z” irányú vetületének nagysága Bohr magneton. Fordítottan arányos az elektron tömegével.

A spinmágneses momentum milyen irányultságot tud felvenni?

A spinmágneses momentum egy pozitív negatív irányultságot tud felvenni z irányú vetülettel. XY síkban a vetülete nem meghatározott, időben kiátlagolódik a forgás miatt.

Az atommagok is rendelkeznek spinállapottal?

Atommagok spin állapottal rendelkeznek, hasonlóságot mutatnak az elektronnal. Az atommagok alkotói: protonok + neutronok. Ezeknek is van spinkvantumszáma:

Ha van spin van impulzusmomentum és generálni fog mágneses teret. Proton és neutron irányultsága ellentétes.

Miben más a proton és a neutron mágneses momentum tekintetében?

A proton és neutron sokkal nehezebb mint az elektron, így ezeknek a részecskéknek a mágneses momentuma is kisebb. Ebből adódóan kisebb jelet tudunk majd mérni ez pedig nehézségeket okozhat.

Milyen magokat tudunk mérni?

Több nukleon esetében az ellentétes töltésűek közömbösítik egymást, a mag momentuma 0 lesz így nem mérhetőek. Csak azokat a magokat tudjuk mérni, ahol páratlan számú részecskéből épül fel a mag azaz az izotópokat.

Miért bír kiemelkedő jelentőséggel a H?

A H-atommag (proton) momentum jelentősége kiemelkedő, mert az anyagokban igen sok H van, és az eredő momentuma (𝜇𝑃) nagy.

Ezt használjuk ki a mérés során. H esetében relatív MR érzékenység 1.