Физика сплошных сред | страница 62
Другое важное отличие в случае ядер состоит в том, что g-фактор спинового магнитного момента протона не равен 2, как у электрона. Для протона g=2·(2,79). Крайне удивительно, что спиновый магнитный момент есть и у нейтрона и отношение этого магнитного момента к моменту количества движения равно 2·(-1,93). Другими словами, нейтрон в магнитном смысле не будет в точности «нейтральным». Он напоминает маленький магнитик и имеет такой же магнитный момент, как и вращающийся отрицательный заряд.
§ 3. Прецессия атомных магнитиков
Одно из следствий пропорциональности магнитного момента моменту количества движения заключается в том, что атомные магнитики, помещенные в магнитное поле, будут прецессироватъ. Обсудим это сначала с точки зрения классической физики. Пусть у нас имеется магнитный момент m, свободно висящий в однородном магнитном поле. Он испытывает действие момента силы t, равного mXB, пытающегося повернуть его в том же направлении, что и поле. Но атомный магнит — ведь это гироскоп, у него есть момент количества движения J. Поэтому момент силы от магнитного поля не вызовет поворота в направлении поля. Вместо этого магнит, как мы видели, когда говорили о гироскопе в гл. 20 (вып. 2), начнет првцессироватъ. Момент количества движения, а вместе с ним и магнитный момент прецессируют вокруг оси, параллельной магнитному полю. Скорость прецессии можно найти тем же методом, что и в гл. 20 (вып. 2).
Предположим, что за малый промежуток времени Dt момент количества движения меняется от J до J' (фиг. 34.3), оставаясь при этом всегда под одним и тем же углом q к направлению магнитного поля В.
Фиг. 34.3. Объект в моментом количества движения Jи параллельным ему магнитным моментом mв магнитном поле Впрецессирует с угловой скоростью w>p,.
Обозначим через w>p угловую скорость прецессии, так что за промежуток времени Dt угол прецессии будет равен w>pDt. Из геометрии рисунка мы видим, что изменение момента количества движения за время Dt равно
DJ=(Jsinq)(w>pDt), а скорость изменения момента количества движения
dJ/dt=w>pJsinq (34.8)
что должно равняться моменту силы
t=mBsinq. (34.9)
Угловая скорость прецессии будет равна
Подставляя из уравнения (34.6) отношение m/J, мы видим, что для атомной системы
w>p=g(q>e/2m)B (34.11)
т. е. частота прецессии пропорциональна В. Полезно запомнить, что для атома (или электрона)
