zakaj se magneti privlačijo

O naravnih pojavih. Kaj je ...? Kakšen je...?
Uporabniški avatar
Aniviller
Prispevkov: 7263
Pridružen: 15.11.2004 18:16

Re: zakaj se magneti privlačijo

Odgovor Napisal/-a Aniviller »

Glede kineticne energije: saj si sam povedal - ne bo se spremenila (le smer hitrosti se bo).
Kater teorem je to?
Hm... zdajle ne vem tocno kdo je to dokazal. Ni pa tako enostavno, treba je poznati prijeme statisticne fizike - stvar namrec izvira iz tega, da klasicni naboji brez spina skupinsko ne morejo imeti magnetnega odziva, ker se izpovpreci.

Uporabniški avatar
fogl
Prispevkov: 546
Pridružen: 7.11.2004 20:25
Kraj: Radovljica

Re: zakaj se magneti privlačijo

Odgovor Napisal/-a fogl »

Aniviller napisal/-a:Glede kineticne energije: saj si sam povedal - ne bo se spremenila (le smer hitrosti se bo).
Ampak očitno to ne drži, ker magnet ne niha. Je pa že v uvodu tega članka napisano, da "As is well known, the source of the magnetic moment for an atom is the orbital motion of the electrons in the atom and the spin of the electrons. If the only source of the magnetic moment were the orbital motion of the electrons, then the magnetic field would, in fact, not be doing work, any increase in the translational kinetic energy of the atom being associated with a decrease in the internal energy of the atom, as noted above for a semiclassical model of hydrogen."
Se pravi se zaradi rotacije elektrona okoli jedra pri gibanju atoma v magnetnem polju kljub temu pride do zmanjšanja notranja energija atoma. Ampak kje, če elektrona ne moremo kar zabremzat.

Uporabniški avatar
Aniviller
Prispevkov: 7263
Pridružen: 15.11.2004 18:16

Re: zakaj se magneti privlačijo

Odgovor Napisal/-a Aniviller »

To govori zdaj o translacijski energiji celega atoma - se pravi gibanja magneta. Na racun tega se pa res spremeni notranja energija - se pravi energija elektrona. To v kvantni mehaniki ni nic narobe - stanja so diskretna, obstaja najnizje stanje (blizje jedru ne more prit kot v osnovnem stanju - osnovno stanje tudi nima vrtilne kolicine in s tem magnetnega momenta).
Spremembe energije se na koncu ponavadi poznajo kot sprememba temperature, kar se dobro opise s termodinamiko magnetnih sistemov.

Uporabniški avatar
fogl
Prispevkov: 546
Pridružen: 7.11.2004 20:25
Kraj: Radovljica

Re: zakaj se magneti privlačijo

Odgovor Napisal/-a fogl »

Po tej enačbi iz članka se notranja energija jedra zaradi translacije atoma spreminja zvezno, to pa ne drži, če elektroni svoja stanja spreminjajo diskretno?

Zakaj pa elektron nima vrtilne količine, če je v osnovnem stanju (če prav razumem to pomeni da je l=0), saj se takrat prav tako vrti okoli jedra?

A je orbitalna vrtilna količina atoma odvisna samo od elektronov v zadnji orbiti? Sem gledal Stern-Gerlach-ov eksperiment, kjer pravi, da so delali poskuse na atomih srebra, ki imajo na zadnji orbiti samo en elektron, ki nima orbitalne vrtilne količine.

Uporabniški avatar
Aniviller
Prispevkov: 7263
Pridružen: 15.11.2004 18:16

Re: zakaj se magneti privlačijo

Odgovor Napisal/-a Aniviller »

Klasicna izpeljava itak ne more v celoti drzat za kvantno sliko in je uporabna samo za grobo primerjavo.

Osnovno stanje elektrona okrog jedra je l=0, ja. Verjetnostna gostota je v tem stanju sfericno simetricna. Diskretna lastna stanja itak nimajo analogije v klasicni fiziki. Se najblizja predstava je, da je to orbita, ki je popolnoma sploscena elipsa (v bistvu crta), ki nima vrtilne kolicine, ki pa ima nedoloceno smer, zato pride verjetnostna gostota sfericna. Ce se spomnis kaj iz kemije, l=0 so "s" orbitale.

Skupna vrtilna kolicina polne lupine je vedno 0 (za vsako vrednost l zapolnis vse orbitale z razlicnimi smermi, vsaka ima po dva spina v nasprotno smer, tako da je vse skupaj 0). Npr. druga lupina (neon)
s-orbitala (l=0) z dvema elektronoma nasprotnih spinov.
3 p-orbitale (l=1), npr. ena s projekcijo m=1 (gor), druga dol (m=-1), tretja vstran (m=0), vsaka po dva elektrona.

Uporabniški avatar
fogl
Prispevkov: 546
Pridružen: 7.11.2004 20:25
Kraj: Radovljica

Re: zakaj se magneti privlačijo

Odgovor Napisal/-a fogl »

Aniviller napisal/-a:To govori zdaj o translacijski energiji celega atoma - se pravi gibanja magneta. Na racun tega se pa res spremeni notranja energija - se pravi energija elektrona. To v kvantni mehaniki ni nic narobe - stanja so diskretna, obstaja najnizje stanje (blizje jedru ne more prit kot v osnovnem stanju - osnovno stanje tudi nima vrtilne kolicine in s tem magnetnega momenta).
Ampak elektroni atoma so na začetku v orbitalah z najnižjimi energijami. Kako jih boš potem s tem zaviranjem magnetnega polja spravil v še nižji nivo na račun katerega boš pospešil atom?

Če prav razumem ta magnetna sila (navor), ki nastane zaradi kroženja elektronov okoli jedra deluje na vse elektrone v atomu (razen tistih v osnovnem stanju) čeprav so paroma navzven nevtralni? Se pravi nekatere pospešuje, nekatere pa zavira? Kaj pa se potem zgodi s temi elektroni? A si samo med seboj zamenjajo položaje?

Uporabniški avatar
Aniviller
Prispevkov: 7263
Pridružen: 15.11.2004 18:16

Re: zakaj se magneti privlačijo

Odgovor Napisal/-a Aniviller »

Mislim da bos moral opustit predstavo o krozenju elektronov ker na atomskem nivoju to ni pravi opis. Na prvo vprasanje pa tole: energijski nivoji orbital se ob prisotnosti polja itak razcepijo: orbitale z vrtilno kolicino, poravnano s poljem imajo potem visjo energijo, tisto z obratno pa nizjo. Tako da energijski nivoji se premaknejo ze zaradi prisotnosti polja.

Uporabniški avatar
fogl
Prispevkov: 546
Pridružen: 7.11.2004 20:25
Kraj: Radovljica

Re: zakaj se magneti privlačijo

Odgovor Napisal/-a fogl »

Kako pa potem sploh veš kdaj ne smeš več razmišljat o kroženju elektronov? Pa tudi v citatu, ki sem ga prilepil zgoraj, piše o kroženju: "As is well known, the source of the magnetic moment for an atom is the orbital motion of the electrons in the atom and the spin of the electrons..."

Uporabniški avatar
Aniviller
Prispevkov: 7263
Pridružen: 15.11.2004 18:16

Re: zakaj se magneti privlačijo

Odgovor Napisal/-a Aniviller »

Pri strogo lokaliziranih (vezanih) elektronih moras nujno uporabit kvantno mehaniko (notranje lupine v kristalnih atomih, pri plinih ter tekocinah pa kar vse). Seveda pa lahko kvantnemu stanju pripises vrtilno kolicino, o cemer govori citat.

Uporabniški avatar
fogl
Prispevkov: 546
Pridružen: 7.11.2004 20:25
Kraj: Radovljica

Re: zakaj se magneti privlačijo

Odgovor Napisal/-a fogl »

Že nekaj časa je preteklo od zadnjega sporočila tele teme, ampak tole mi še vedno ni jasno 8)

Zdej sem našel literaturo, kjer piše "The magnetic fields caused by the movement of the electrons about the nucleus have little effect on the magnetic properties of a material."

Tukaj spet piše, da ima kroženje elektronov majhen vpliv na magnetne lastnosti materialov. Zakaj spet piše o kroženju elektronov, čeprav naj na tem nivoju to ne bi bil pravi opis. Tudi v osnovi je izvor magnetnega polja gibajoč elektron. Kaj pa je potem izvor magnetnega polja v kvantni mehaniki (katera enačba), če tam gibanja/kroženja elektronov ni več?

Uporabniški avatar
Aniviller
Prispevkov: 7263
Pridružen: 15.11.2004 18:16

Re: zakaj se magneti privlačijo

Odgovor Napisal/-a Aniviller »

Krozenje seveda pomeni vrtilno kolicino, ki je cisto spodobno definirana tudi v kvantni mehaniki. Pri vecini snovi je glavnina magnetnih lastnosti posledica spina elektronov in ne toliko njihove orbitalne vrtilne kolicine. Se vecji efekt je pa ponavadi kombinacija (ls sklopitev, ki forsira poravnavo orbitalne vrtilne kolicine s spinom), kar vodi k feromagnetnim lastnostim nekaterih kovin.

Se opozorilo, v trdnih snoveh s kristalno strukturo opis s prostimi atomi ni dober. Obravnavati je treba kristal kot celoto oz. privzeti, da se elektroni gibljejo v periodicnem potencialu. Posledic je precej in vecina lastnosti trdnih snovi izvira iz skupinskega delovanja mreze, ne pa posameznih atomov.

Poljudno ponazorilo s pomocjo vrtenja okrog atomov je pogosta zadeva in ce vzames prispodobo v smislu vrtilne kolicine s tem ni nic narobe, navsezadnje tudi za spin govorijo da je rotacija elektrona okrog svoje osi ceprav je ta cisto svoja prostostna stopnja, ki nima ekvivalenta v klasicni fiziki. Le tako lahko nepoucenemu vsaj priblizno razlozis kako kaj deluje. Samo ne jemlji vsega tega tako dobesedno.

Odgovori