Глава 4. Магнитные взаимодействия ядер с электронами
§ 1. Введение
До сих пор мы не учитывали взаимодействия ядер с окружающими их электронами. В этой главе рассматриваются магнитные взаимодействия между ядрами и электронами. Сильные электростатические взаимодействия, обусловленные квадрупольными моментами ядер, будут рассмотрены в гл. 9. Магнитные взаимодействия ядер с электронами обусловлены магнитными полями, возникающими либо благодаря движению электрических зарядов, либо вследствие наличия магнитных моментов, связанных со спином электронов. Первая причина приводит к появлению так называемых химических сдвигов, вторая — к появлению найтовских сдвигов.
Некоторые свойства химических и найтовских сдвигов похожи друг на друга. Полный гамильтониан для ядер и электронов можно записать в виде суммы четырех членов:
где 
— зеемановский гамильтониан взаимодействия ядер с приложенным магнитным полем 
— гамильтониан электронов в отсутствие поля Н (этот гамильтониан включает в себя пространственные и спиновые переменные электронов), 
зеемановский гамильтониан электронов в поле Н, а 
— зависящий от пространственных и спиновых переменных гамильтониан взаимодействия между ядерными спинами и электронами.
Если 
то ядерная спиновая система не связана с электронами и ее уровни представляют собой просто зеемановские уровни ядер в приложенном поле Н. Член 
соответствует дополнительному магнитному полю, действующему со стороны электронов на ядра. В диамагнитных и парамагнитных веществах среднее значение этого поля приближается к нулю при стремлении к нулю поля Н. Если поле Н не равно нулю, то электроны будут поляризоваться под влиянием взаимодействия 
поэтому среднее значение поля Звеп, действующего на ядро со стороны электронов, будет отлично от нуля. Мы можем сказать, что ядра испытывают как прямое взаимодействие с
полем Н, описываемое 
так и косвенное взаимодействие, обусловленное совместным действием 
Эта задача очень похожа на задачу о вычислении электрического поля в диэлектрике, в котором на каждый атом наряду с внешним электрическим полем действует еще электрическое поле со стороны индуцированных электрических моментов других атомов.
В магнитных системах ферромагнитного типа полный магнитный момент электронов отличен от нуля даже при 
. В таких системах поле, обусловленное взаимодействием 
отлично от нуля и в отсутствие приложенного поля Н.
Мы рассмотрим вначале эффекты, связанные с движением электронов. Для этого прежде всего дадим обзор основных данных по химическим сдвигам.
