Cuprins

Ø Structura Atomului

Ø Curenţii lui Ampére

Ø Magnetismul de Spin

Colectivul de elevi:

Bîrle Anca

Lupşea Laura

Clasa a XI-a D

Anul şcolar 2001 / 2002

Semestrul II

Bibliografie:

Internet

Magnetismul – I. Bunget

Ştiinţă şi Tehnică Nr.3 Anul 2000

Magnetismul Atomic

1.Structura atomului si curentii lui Ampere

Fizica nu ar putea depasi studiul descrierii fenomenologice a magnetismului atita timp cit nu erau cunoscute proprietatile magnetice sle particulelor constituente.Este vorba de PROPRIETATILE ATOMULUI.

Deoarece insusirile unei substante sunt dictate de tipurile si proprietatile atomilor care ocompun,a fost normal ca fizica magnetismului sa urmeze un drum aproape paralel cu cel al dezvoltarii fizicii atomice,urmind progresele acestea pas cu pas.Este necesar pentru a intelege mecanismulsubstantelor.

Atomul este comparat cu sistsmul solar,datorita miscarii de rotatie apare forta centrifuga ,dirijata spre exteriorul orbitei planetare,forta care se opune caderii "planetelor".Modelul planetar al atomului,propus de fizicianul englez Rutherfort,consta in ipoteza existentei unei parti centrale(NUCLEUL),incarcata pozitiv in jurul caruia se invirt sarcini negative,mult ma usoare(ELECTRONII).Stabilitatea sistemului este asigurata de forta de atractie electrostatica dinte nucleul pozitiv si electronii negativi,pe de o parte si deactiunea fortei centrifuge.

In modelul lui Rutherfort atomul nu era stabil fiindca electronii si nucleul sunt incarcati electric.Miscarea electronului in jurul nucleului ar fi trebuit sa duca la o continua emiseune de energie.Prin pierderea de energie electronul ar cadea in nucleu.In stare nrmala atomii nu emit energie si sistsmul este stabil.Expresia acestei contradictii a fost data de fizicianul Niels Borh.

Modificarea propusa de acesta a fost ca modelul planetar cuprinde doua aspecte care si acum par greu de inteles, cu atat mai mult cu 60 de ani in urma.

1.Electronii se rotesc numai pe anumite traectirii ,numite orbite,si nu absorb si nici nu emit energie.Orbitele pot fi circulare sau eliptice.In cazul orbitelor circulare ,cu cat raza est mai mare ,cu atat viteza electronului este mai mica.

2.Pentru a trece un electron de pe o orbita interioara pe una exterioara are loc o abpsortie de energie ,iar daca se face trecerea inversa are loc o emisie a unei cantitati similare de energie.Primul proces se numeste excitare ,iar al doilea dezexcitare.De obicei excitarea atomilor se face cu unde luminoase.

Cu putina atentie se poate remarca confirmarea senzationala a ipotezei lui Ampere ,din moment ce electronii,sarcini electrice,se misca in jurul nucleului ,avem un curent electric ,care poate sa fie circular sau eptic.Se poate observa ca un curent circular creaza un camp magnetic,echilibrat cu o forta magnetica.Ipoteza lui Ampere este perfect justificata de existenta curentilor electronici.Fiecare orbita electronica este un mic magnet si intregul atom este un magnet in miniatura.

Magnetismul creat prin miscarea electronilor in jurul nucleului a fost denumit MAGNETISM ORBITAL.Unitatea de masura folosita pentru momentul magnetic a fost propusa concomitent de Borh si de fizicianul roman Stefan Procopiu ,ea poarta numele de MAGNETON BORH.

2.MAGNETISMUL DE SPIN

Cercetand proprietatile atomului ,fizicienii au descoperit un alt tip de magnetism ,diferit de cel al curentilor electronici orbitali .Punctul de plecare la constituit o experienta interesanta,intreprinsa de fizicienii Stern si Gerlach in 1922.Se poate studia configuratia liniilor de cimp cu ajutorul piliturii de fier ,ale carei particule se comporta ca o multime de mici ace magnetice ,cu alte cuvinte ca o multime de DIPOLI MAGNETICI.Daca la inceput presaram un strat uniform ca grosime pe un carton ,cand punem sub carton un magnet in forma de bara ,pilitura se deplaseaza si se ingramadeste sub capetele lui.A actionat deci din partea campului magnetic cu o forta care a putut sa deplaseze particulele de fier .Forta este cu atat mai mare cu cat campul magnetic este mai neuniform ,in sensul ca intr-o regiune a spatiului sunt mai multe linii de camp decat in alte regiuni.E bine ,daca atomii se comporta ca niste dipoli magnetici,atunci un camp neuniform trebuie sa actioneze la fel si asupra lor.In experienta lui Stern si Gerlach a fost obtinut prin evaporare intr-un cuptoras un fascicul de atomi de argint ,care a fost lasat sa treaca prin campul neuniform al unui electromagnet de constructie speciala (Fig.2),la care unul dintre poli era ascutit iar celalalt prevazut cu un sant.Dupa traversarea acestui camp magnetic neuniform ,pe un ecran a fost puse in evidenta in mod cu totul neasteptat doua pete in locul uneia singure .

EXPLICATIE :

Dar de ce in mod cu totul neasteptat?

Argintul,al carui MAGNETISM ORBITAL nu se manifesta in afara ,nu ar fi trebuit sa simta prezenta CAMPULUI MAGNETIC EXTERIOR,in consecinta,fasciculul de atomi ar fi imprimat pe ecran doar o pata.Detectarea experimentala a doua pete a condus la ideea de a se atribui atomilor respectivi un magnetism special ,legat de existenta unui singur ELECTRON DE VALENTA.Asadar ,atomul de argint este un mic magnet si la intrarea in campul magnetic poate avea orientarea in sensul campului sau in sens contrar ,ceea ce va conduce la o deviere in sensuri opuse,deci la injumatatirea fasciculului si,mai departe,la aparitia celor doua pete .

Acest nou tip de magnetism atomic a fost numit MAGNETISM DE SPIN si atribuit unei miscari de rotatie a electronului in jurul axei sale,asemanatoare cu miscarea de rotatie a Pamantului,care ne aduce ziua si noaptea.Miscarea de fata este asemanatoare cu cea a titirezului si a primit numele de SPIN ELECTRONIC ,dupa cuvintul englezesc corespunzator,care inseamna "fus".

In cazul miscarii orbitale ,legatura dintre curentii lui Ampere si cei orbitali este evidenta ,pe cand in situatia magnetismului de spin o asociere analoga nu poate fi facuta.Pe langa elementul nou adus ,fizica atomica a pus in fata fizicienilor si o noua enigma ,nerezolvata nici pana astazi:ce este de fapt SPINUL ELECTRONIC?

Websiteul a fost realizat pentru a fi vizualizat cu Microsoft® IE la o rezolutie a ecranului de 1024*768 pixeli, cu o profunzime a culorii de 16 biti.