Магнето́н Бо́ра — элементарный магнитный момент.
Впервые обнаружен и рассчитан в 1911 году румынским физиком Стефаном Прокопиу, назван в честь Нильса Бора, который самостоятельно вычислил его значение в 1913 году.
Магнетон Бора определяется через фундаментальные константы в Гауссовой системе единиц выражением
и в системе СИ выражением
, где — постоянная Дирака, — элементарный электрический заряд, — масса электрона, — скорость света.
Значение магнетона Бора в зависимости от выбранной системы единиц: система значение единицы СИ927,40100783(28)Дж/Тл СГС927,40100783(28)эрг/Гс5,7883818060(17)эВ/Тл5,7883818060(17)эВ/Гс
Часто также используют константные комбинации, содержащие магнетон Бора (СИ):
= 13,996 244 936 1(42) Гц/Тл, = 46,686 447 783(14) м−1Тл−1, = 0,671 713 815 63(20) K/Тл.
Физический смысл
Физический смысл магнетона Бора легко понять из полуклассического рассмотрения движения электрона по круговой орбите радиуса со скоростью . Такая система аналогична витку с током, где сила тока равна заряду, делённому на период вращения: . Согласно классической электродинамике, магнитный момент витка с током, охватывающего площадь , равен (в системе единиц СГС)
,
где — орбитальный момент количества движения электрона. Если учесть, что по квантовым законам орбитальный (механический) момент электрона может принимать лишь дискретные значения, кратные постоянной Планка, то есть , где — орбитальное квантовое число электрона, то и значения магнитного момента электрона могут быть только дискретными
и магнитный момент электрона кратен магнетону Бора. Следовательно, играет роль элементарного магнитного момента — «кванта» магнитного момента электрона.
Помимо орбитального момента количества движения , обусловленного движением вокруг атомного ядра, электрон обладает собственным механическим моментом — спином (в единицах ). Спиновый магнитный момент , где — g-фактор электрона. В релятивистской квантовой теории значение получается из уравнения Дирака и равно 2, то есть в 2 раза больше значения, которого следовало ожидать на основании формулы (1), но так как , то теоретически получается, что собственный магнитный момент электрона равен магнетону Бора , как и первый орбитальный магнитный момент при . Тем не менее, из экспериментов известно, что g-фактор электрона .
Примечания
См. также Ядерный магнетон Магнитный монополь Эффект Зеемана Аномальный магнитный момент
Ссылки Рекомендованные значения констант CODATA
Категория:Магнетизм Категория:Нильс Бор