电子磁矩是什么？

一、物质磁性的起源 如果说磁是电磁以太的涡流，那么为什么磁体看不到电磁以太的涡流时还会存在磁呢？ 我们的答案是： 物质的磁性来自于原子内电子的运动，电子的运动产生电磁以太的漩涡。
早在1820年，丹麦科学家Ørsted就发现了电流的磁效应，首次揭示了磁与电的联系，也将它们联系在一起。
为了解释永磁体和磁化强度，安培提出了分子电流假说。
安培认为，所有物质的分子都存在环形电流，称为分子电流，分子电流相当于基本磁铁。
如果一种材料在宏观上不具有磁性，则这些分子电流的方向是不规则的，外部产生的磁效应相互抵消，因此该物体整体上不表现出磁性。
在外部磁场的影响下，每个分子的电流对应于一个基本磁体，倾向于沿着外部磁场的方向定向，从而使物体表现出磁性。
磁现象和电现象本质上是相关的。
材料的磁性与电子运动的结构密切相关。
电子自旋的概念最初由 Uhlenbeck 和 Goldschmidt 提出，将电子视为带电的小球。
他们认为，与地球绕太阳运动类似，电子一方面绕着原子核旋转，并有相应的轨道。
它绕自身轴旋转时具有角动量和轨道磁矩，并且具有自旋角动量和相应的自旋磁矩。
斯特恩-格拉赫在银原子束实验中测得的磁矩就是这种自旋磁矩。
（现在，人们认为将电子自旋视为一个绕其自身轴旋转的小球是不正确的。
）电子绕原子核的圆形轨道和绕电子的自旋运动产生了电磁以太的漩涡并形成电磁以太漩涡。
磁性。
人体磁矩常用来描述磁性。
因此，电子具有由电子的轨道磁矩和自旋磁矩组成的磁矩。
晶体中电子的轨道磁矩受晶格影响，其取向不能形成耦合磁矩，无外磁效应。
因此，材料的磁性不是由电子的轨道磁矩引起的，而主要是由自旋磁矩引起的。
每个电子的自旋磁矩近似值等于一个玻尔磁子。
原子磁矩的单位。
原子核比电子重约2000倍，其运动速度仅为电子速度的千分之一，因此原子核的磁矩也仅为电子的千分之一，可以忽略不计。
。
孤立原子的磁矩取决于其结构。
如果原子具有未填充的电子壳层并且电子的自旋磁矩没有抵消，则该原子具有“永久磁矩”。
例如，铁原子的原子序数为26，共有26个电子。
五个轨道中，除了一个轨道必须充满两个电子（自旋反平行）外，其余四个轨道只有一个电子。
，并且这些电子具有平行的电子自旋方向，因此总电子自旋磁此刻是4。
2. 材料的磁性分类 1. 抗磁性 如果磁化强度 M 为负，则固体的行为类似于抗磁体。
Bi、Cu、Ag 和 Au 等金属具有这些特性。
这类磁化介质在外部磁场中的磁感应强度小于真空中的磁感应强度M。
反磁性材料的原子（离子）的磁矩必须为零。
也就是说，不应存在永磁矩。
当抗磁性材料置于外部磁场中时，外部磁场改变电子轨道并感应出与外部磁场相反方向的磁矩，从而产生抗磁性。
因此，抗磁性是由原子内电子轨道状态的变化引起的。
反磁性材料的抗磁性一般很弱，磁化率H一般为负值，约为-10-5。
2.顺磁性 顺磁性材料的主要特征是无论是否存在外部磁场，原子内部都存在永久磁矩。
但在没有外磁场的情况下，顺磁性材料的原子会引起不规则的热振动，因此宏观上，在外磁场的作用下是不存在磁性的，每个原子的磁矩都有一个相对规则的方向。
该材料表现出非常弱的磁性。
磁化强度与外磁场方向一致，为正，与外磁场H严格成正比。
顺磁材料的磁性除了与H有关外，还与温度有关。
磁化率H与绝对温度T成反比。
式中，C称为居里常数，它取决于顺磁材料的磁化强度和磁矩。
顺磁材料的磁化率一般很小。
室温下H约为1.0-5。
一般来说，任何外壳不充满电子的原子或离子，如含有奇数个电子的原子或分子、过渡元素、稀土元素、钢基元素以及铝、铂等金属，都是顺磁性的。
材料。
3、对于铁磁性Fe、Co、Ni等材料，室温下磁化率可达10-3左右。
这些材料的磁性称为铁磁性。
铁磁材料即使在弱磁场下也能实现非常高的磁化强度，并且当去除外部磁场时仍能保持非常强的磁性。
磁化率为正，但 H 变小，因为随着外部磁场的增加，磁化强度很快饱和。
铁磁材料之所以具有强磁性，主要是由于其内部交换场强。
由于铁磁材料中的交换能为正且较大，因此相邻原子的磁矩平行取向（对应于稳态），在材料内部形成许多小区域（磁畴）。
每个磁畴包含大约 1015 个原子。
这些原子的磁矩沿同一方向排列，并假设晶体内部存在强大的内部场，称为“分子场”。
这个“分子场”足以自动将每个磁畴磁化至饱和。
这种自生磁化称为自发磁化。
由于它的存在，铁磁材料在弱磁场下可以被强磁化。
因此，自发磁化是铁磁材料的基本性质，也是铁磁材料与顺磁材料的区别。
铁磁材料的铁磁性只有在一定温度以下才会出现。
高于这个温度，材料内部的热扰动破坏了电子自旋磁矩的平行方向，因此自发磁化强度变为零。
并且铁磁性消失。
这个温度称为居里点。
在居里点以上，材料表现出很强的顺磁性，磁化率与温度的关系遵循居里-韦斯定律。
这里C是居里常数。
4. 反铁磁性 反铁磁性是指电子自旋的反平行排列。
同一亚晶格中存在自发磁化，电子磁矩排列方向相同，而不同亚晶格中电子磁矩排列方向相反。
在整个晶体中，两个亚晶格的自发磁化强度大小相等，方向相反。
大多数反铁磁材料是非金属化合物，例如MnO。
反铁磁材料在任何温度下都观察不到自发磁化，因此其宏观性质是顺磁性的，M和H同向，磁化率为正。
当温度很高时它很小，随着温度降低而逐渐增大。
它在一定温度下达到最大值。
称为反铁磁材料的居里点或尼尔点。
尼尔点存在的原因是，在极低的温度下，相邻原子的自旋完全反转，因此它们的磁矩几乎完全抵消，因此它们的磁化率接近于零。
随着温度升高，自旋反转效应减弱并增强。
当温度升至尼尔点以上时，热湍流的影响变得更大，反铁磁体和顺磁体具有相同的磁化行为。
3、电子轨道磁矩与轨道角动量的关系 假设轨道半径为r（圆轨道），电子速度为v。
那么轨道电流I：就是电子相对于地面电子的轨道磁矩。
氢原子的状态，电子的轨道角动量（圆轨道）L=mvr 其中m为电子的质量，因此电子轨道磁矩与轨道角动量的关系如下。
（这个公式是由圆轨道推导出来的，但相当于量子力学中的结论）这里要特别强调的是电子轨道。
磁矩与轨道角动量成正比。
4、电子自旋磁矩与自旋角动量的关系实验证明，电子具有自旋（本征）运动，对应的自旋磁矩就是自旋磁矩与自旋角动量S的关系。
强调电子自旋磁矩与自旋角动量成正比。
磁矩与角动量成正比并非巧合。
这是因为电子的角动量越大，电子驱动的电磁以太涡旋的角动量越大，磁矩也越大。
这也从另一个方面证实了磁力是以太漩涡。

如何求电子做圆周运动的磁矩

假设圆周运动的半径为R，周期为T，电子电荷为e。
那么电子平均每秒旋转1/T圈，等效电流I=e/T等于I*S=πR^2*e 利用右手法则确定/T矢量的方向。
注意，电流方向与电子运动速度方向相反，请用V=2πR/T反演

电子轨道运动角动量是什么

1. 经典表达式 在经典电磁学中，载流线圈的磁矩为 （如果不采用国际单位制，则）( 是电流围成的面积，是垂直于乘积的单位向量。
这里假设电子轨道是圆形。
可以证明，对于闭轨道任何形状，结果保持不变）电子绕原子核的运动必须有磁矩。
自旋比：，那么原子中电子绕原子核运动的磁矩就是上式。
磁矩与轨道角动量相反，因为磁矩的方向由右手电流定则决定，而电子运动的方向与电流相反。
由电磁学可知，在均匀磁场中，磁矩不受力的影响，而是受扭矩的影响，由上述关系式可改写为进动拉莫尔角速度公式： 表明以一定速度旋转的磁矩速度较大的物体在均匀的外磁场中不再相互靠近，而是以一定的轨道通过。
方向一致。
进动角频率（或拉莫尔频率）为： 2、量子化条件 前面两个量子数中，主量子数n决定了系统的能量，角动量量子数决定了轨道的形状。
确定轨道面方向：当存在磁场时，以磁场方向为参考方向，轨道面方向也有意义。
轨道的角动量垂直于轨道平面，其相对于磁场方向（定义为z）的角度决定了轨道平面的方向，如右图所示。
前面得到的角动量量子化条件为： 鉴于量子力学的本质，原则上改变了这个条件，采用了量子力学计算得到的结果，从而引入了第三个量子化条件： 显然，对于固定点 ，存在 () m 值。
3、角动量方向的量化：根据轨道角动量及其分量的量化条件，制作了矢量模型示意图（右图）。
其特点是不能与z方向重合，这正是改变对角矩的量化条件造成的效应。
将上述量子化项代入磁矩表达式，磁矩在 z 方向的投影为： 设 为轨道磁矩的最小单位，称为玻尔磁子。
是原子物理学中的一个重要常数。
它可以重写为 ，其中 是精细结构常数， 是第一玻尔半径。
该方程表明磁相互作用比电相互作用至少小两个数量级。