Admin磁矩
magnetic moment
描述载流线圈或微观粒子磁性的物理量。平面载流线圈的磁矩定义为
m=iSn式中i电流强度;S为线圈面积;n为与电 流方向成右手螺旋关系的单位矢量。在均匀外磁场中,平面载流线圈不受力而受力矩,该力矩使线圈的磁矩m转向外磁场B的方向;在均匀径向分布外磁场中,平面载流线圈受力矩偏转。许多电机和电学仪表的工作原理即基于此。
在原子中,电子因绕原子核运动而具有轨道磁矩;电子还因自旋具有自旋磁矩;原子核、质子、中子以及其他基本粒子也都具有各自的自旋磁矩。这些对研究原子能级的精细结构,磁场中的塞曼效应以及磁共振等有重要意义,也表明各种基本粒子具有复杂的结构。
分子的磁矩就是电子轨道磁矩以及电子和核的自旋磁矩构成的,磁介质的磁化就是外磁场对分子磁矩作用的结果。
粒子的内禀属性。每种粒子都有确定的内禀磁矩。自旋为s的点粒子的磁矩μ由给出,式中e和m分别是该粒子的电荷和质量,g是一个数值因子。自旋为零的粒子磁矩为零。自旋为1/2的粒子,g=2;自旋为1的粒子,g=1;自旋为3/2的粒子,g=2/3。理论上普遍给出g=1/s。
粒子磁矩可通过实验测定。但实验测定结果并不与此相符,其间差别称为反常磁矩。对于自旋均为1/2的电子、μ子、质子和中子,精确测定其g因子分别为
电子 g/2=1.001159652193(10)
μ子 g/2=1.001165923(8)
质子 g/2=2.792847386(63)
中子 g/2=-1.91304275(45)
粒子反常磁矩的来源有二:一是量子电动力学的辐射修正,电子、μ子属于这种情形,即使是点粒子,粒子产生的电磁场对其自身的作用导致自旋磁矩的微小变化,这一改变可以严格地用量子电动力学精确计算,结果与实验测定符合得很好;另一是由于粒子有内部结构和强相互作用的影响,质子和中子属于这种情形,质子和中子的反常磁矩用于分析其内部结构。
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