§ 189. Отклонение атомного пучка в магнитном поле

В предыдущих параграфах мы много говорили о вращательном импульсе электрона, созданном движением электрона вокруг ядра. Можно доказать наличие этого вращательного импульса, так как в результате движения электрона атом приобретает магнитный момент.

Прибегнем к классическим представлениям и положим, что электрон вращается по окружности радиуса Так как сила тока равна заряду, переносимому в единицу времени, то сила тока, эквивалентного такому вращающемуся электрону, есть где число

оборотов в секунду. С другой стороны, где скорость. Таким образом,

а магнитный момент вращающегося электрона (ср. стр. 235) равен

Вращательный импульс электрона равен Следовательно,

Связь между вращательным импульсом и магнитным моментом электрона, движущегося вокруг ядра, полученная этим элементарным вычислением, подтверждается опытом для всех атомных электронов.

Итак, атомы, у которых обладают магнитными моментами и должны проявлять в подходящем опыте свойства маленьких магнитов. Таким опытом является пропускание параллельного пучка атомов в неоднородном магнитном поле (рис. 218).

Рис. 218.

Из длинной трубы тщательно откачивается воздух. В левом конце создается атомарный газ. Через маленькие отверстия в экранах атомы могут выбраться из левого отсека. Так как имеются две щели, то окончательно на свободу выйдут лишь атомы, движущиеся вдоль оси прибора. Этот параллельный пучок атомов проходит через неоднородное магнитное поле. Как нам известно (стр. 257), на тело, обладающее магнитным моментом в таком поле действует сила

где — градиент поля в направлении, перпендикулярном к атомному пучку, проекция магнитного момента на направление градиента. Если магнитный момент перпендикулярен к полю, то сила не действует, если момент направлен вдоль поля, то тело притягивается к одному или другому полюсу в зависимости

от того, смотрит вектор в северную или южную сторону. Если в атомном пучке содержатся атомы с разными или разно ориентированными магнитными моментами, то пучок атомов размоется: в разные стороны полетят атомы, на которые действуют разные силы Пучок атомов падает на пластинку; продолжая опыт, мы всегда можем дождаться такого момента, когда число собравшихся на ней атомов будет достаточным для их обнаружения.

Описанный опыт сыграл значительную роль при разработке основ теории атома. Он имеет значение и теперь как способ определения магнитных моментов атомных ядер.