تاريخ الفيزياء
علماء الفيزياء
الفيزياء الكلاسيكية
الميكانيك
الديناميكا الحرارية
الكهربائية والمغناطيسية
الكهربائية
المغناطيسية
الكهرومغناطيسية
علم البصريات
تاريخ علم البصريات
الضوء
مواضيع عامة في علم البصريات
الصوت
الفيزياء الحديثة
النظرية النسبية
النظرية النسبية الخاصة
النظرية النسبية العامة
مواضيع عامة في النظرية النسبية
ميكانيكا الكم
الفيزياء الذرية
الفيزياء الجزيئية
الفيزياء النووية
مواضيع عامة في الفيزياء النووية
النشاط الاشعاعي
فيزياء الحالة الصلبة
الموصلات
أشباه الموصلات
العوازل
مواضيع عامة في الفيزياء الصلبة
فيزياء الجوامد
الليزر
أنواع الليزر
بعض تطبيقات الليزر
مواضيع عامة في الليزر
علم الفلك
تاريخ وعلماء علم الفلك
الثقوب السوداء
المجموعة الشمسية
الشمس
كوكب عطارد
كوكب الزهرة
كوكب الأرض
كوكب المريخ
كوكب المشتري
كوكب زحل
كوكب أورانوس
كوكب نبتون
كوكب بلوتو
القمر
كواكب ومواضيع اخرى
مواضيع عامة في علم الفلك
النجوم
البلازما
الألكترونيات
خواص المادة
الطاقة البديلة
الطاقة الشمسية
مواضيع عامة في الطاقة البديلة
المد والجزر
فيزياء الجسيمات
الفيزياء والعلوم الأخرى
الفيزياء الكيميائية
الفيزياء الرياضية
الفيزياء الحيوية
الفيزياء العامة
مواضيع عامة في الفيزياء
تجارب فيزيائية
مصطلحات وتعاريف فيزيائية
وحدات القياس الفيزيائية
طرائف الفيزياء
مواضيع اخرى
Spin–orbit coupling
المؤلف:
J. M. D. COEY
المصدر:
Magnetism and Magnetic Materials
الجزء والصفحة:
66
13-2-2021
1175
Spin–orbit coupling
Generally, an atomic electron possesses both spin and orbital angular momentum. They may be coupled by spin–orbit interaction to create a total electronic angular momentum j , with resultant magnetic moment
m = γ j ....... (1)
It is conventional to use lower-case letters , s, j to denote the the angular momentum quantum numbers of a single electron. Upper-case letters L, S, J are reserved for the multielectron atoms and ions discussed in the next chapter. The numbers may be integral or half-integral, except for and L, which can only be integral. Bold symbols represent angular momentum vectors, which
have units of h.
From the electron’s geocentric point of view, the nucleus revolves around it with speed v. The motion is equivalent to a current loop In = Zev/2πr, which creates a magnetic field μ0In/2r at the centre. The spin–orbit interaction is due to this magnetic field, Bso = μ0Zev/4πr2, acting on the intrinsic magnetic moment of the electron. The electron’s magnetic moments associated with and s are oppositely aligned. The interaction energy εso = −μBBso can be written approximately in terms of the Bohr magneton and the Bohr radius, since r ≃ a0/Z for an inner electron and r = na0 for an outer electron, and mevr ≈ h. In the former case,
.......(2)
The Z variation means that the spin–orbit interaction, while weak for light elements becomes much more important for heavy elements and especially for inner shells. The associated magnetic field is of order 10 T for boron or carbon. The correct version of the spin–orbit interaction, resulting from a relativistic calculation. The expression (2) is modified by a factor 2. The interaction for a single electron is represented by the spin–orbit Hamiltonian
.......(3)
where λ is the spin–orbit coupling energy. ˆl and ˆs are dimensionless operators the h2 has been absorbed into λ, thus giving it dimensions of energy.