Asal-Usul Momen Atom

2.1.KEADAAN SPIN DAN ORBITAL ELEKTRON

Keadaan-keadaan yang ditandai dengan empat bilangan kuantum:

1. Bilangan kuantum utama n dengan nilai 1,2,3, ... menentukan ukuran orbit dan mendefinisikan energi. Elektron dalam orbit dengan n = 1, 2, 3, ... yang menempati kulit K, L, M, ... masing-masing.

2. Bilangan kuantum momentum sudut orbital l, menggambarkan momentum sudut dari gerak orbital. Untuk nilai yang diberikan dari l, momentum sudut elektron karena gerakan orbitnya sama . Jumlah l dapat mengambil salah satu dari integral nilai 0, 1, 2, 3, ..., n - 1 tergantung pada bentuk orbit. Elektron dengan l = 1, 2, 3, 4, ... yang disebut sebagai s, p, d, f, g, ... Elektron. Contoh kulit M (n=3) dapat menampung elektron s,p, dan d .

3. Bilangan kuantum magnetik menjelaskan komponen dari orbital momentum sudut l sepanjang arah tertentu. Dalam kebanyakan kasus, yang disebut arah kuantisasi dipilih bersama sepanjang arah medan yang diterapkan. Juga, bilangan kuantum dapat mengambil nilai-nilai eksklusif terpisahkan. Untuk nilai yang diberikan dari l, satu memiliki kemungkinan sebagai berikut: Misalnya, untuk elektron nilai-nilai yang diizinkan momentum sudut sepanjang arah medan adalah dan karena itu, atas dasar model vektor atom, bidang elektronik orbit mungkin dapat mengadopsi hanya orientasi tertentu. Dengan kata lain, atom adalah spasial terkuantisasi. Hal ini digambarkan dengan cara Gambar 2.1.1

Gambar 2.1.1 Model vektor dari atom terapan dengan situasi l=2 dan medan eksternal tidak nol

.

4. Bilangan kuantum spin menjelaskan komponen elektron berputar s epanjang arah tertentu, biasanya arah medan terapan .spin elektron s adalah momentum sudut intrinsik sesuai dengan rotasi (arah berputar) dari masing-Masing elektron terhadap sumbu internal. Nilai-nilai yang diizinkan berada ± ½ dan komponen yang sesuai dari momentum sudut spin .Menurut prinsip Pauli (digunakan pada hal. 10) tidak mungkin untuk dua elektron untuk menempati keadaan yang sama, yaitu keadaan dari dua elektron yang ditandai dengan set yang berbeda dari bilangan kuantum dan Jumlah maksimum elektron menempati kulit yang diberikan . Oleh karena itu

Pergerakan elektron pada dasarnya dapat dianggap sebagai arus yang mengalir dalam kawat yang bertepatan dengan orbit elektron. Efek magnetik yang sesuai kemudian dapat diturunkan dengan mempertimbangkan shell magnetik setara. Sebuah elektron dengan momentum sudut orbital memiliki momen magnetik terkait

(2.1.2)

 

di mana disebut magneton Bohr. Nilai absolut dari momen magnetik diberikan oleh

(2.1.3)

Dan proyeksi sepanjang arah medan diterapkan adalah

(2.1.4)

Situasi ini berbeda untuk momentum sudut berputar. Dalam hal ini, momen magnetik yang terkait adalah

(2.1.5)

Gambar 2.1.2 Pengaruh medan magnetik didalam level energi dari dua elektron atom dengan ms= ± ½ dan ms = - ½

dimana pada ge (= 2.0022970716) adalah faktor spektroskopi membelah (atau g faktor untuk elektron bebas). Komponen dalam arah medan adalah

(2.1.6)Energi momen magnetik dalam medan magnet diberikan oleh Hamiltonian

(2.1.7)

Bmg sesz

BcHH

0

dimana adalah densitas fluks atau induksi magnetik dan adalah permeabilitas vakum. Energi terendah energi kedaan dasar, yang meraih dan paralel. Menggunakan Persamaan. (2.1.6) dan satu menemukan untuk satu elektron tunggal

(2.1.8)

Untuk sebuah elektron dengan bilangan kuantum spin energi energi sama

HmgHmgHE BseBsesz 0000 2

1