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玻爾磁子的計算公式

欄目: 心理 / 發佈於: / 人氣:2.37W
玻爾磁子的計算公式

玻爾茲曼常數是熱力學的一個基本常量,數值為:k=1.3806488E-23J/K。根據該常量可以推導得到:理想氣體常數R等於玻爾茲曼常數乘以阿伏伽德羅常數。[1]

玻爾茲曼常數(Boltzmann constant),字母符號:k 或 kB,是關於温度及能量的一個物理常數。奧地利物理學家玻爾茲曼在統計力學理論方面貢獻重大,故以其名命名玻爾茲曼常量,以彰顯其在此領域的重要地位。

如果一個帶電剛體,質量密度和電荷密度成正比,當它定軸轉動時,角動量為

L

=

I

ω

=

ω

r

2

ρ

m

d

V

 

(1)

磁矩定義為

μ

=

I

a

^

ω

=

d

Q

2

π

/

ω

π

r

2

^

ω

=

1

2

ω

r

2

ρ

e

d

V

 

(2)

其中 

r

為質量元到轉軸的距離.兩式比較,得

μ

=

q

2

m

L

 

(3)

但對基本粒子(例如電子)的實驗中,發現上式還需要一個修正因子,稱為 g 因子(g-factor)

μ

=

g

q

2

m

L

 

(4)

定義磁旋比(gyromagnetic ratio)1為

γ

=

g

q

2

m

 

(5)

對於粒子的自旋

L

=

l

(

l

+

1

)

.所以 

μ

=

l

(

l

+

1

)

g

q

/

(

2

m

)

. 對於電子,實驗測得

g

e

2、0023193043617

(

15

)

2

 

(6)

所以

μ

e

=

g

e

e

2

m

e

1

2

(

1

+

1

2

)

=

3

2

g

e

μ

B

3

μ

B

 

(7)

其中 

μ

B

為玻爾磁子(Bohr magneton),定義為

μ

B

=

e

2

m

e

5、788

×

10

5

e

V

/

T

 

(8)

它可以看作是磁矩的一個單位

玻爾磁子或稱玻爾磁元,以物理學家尼爾斯·玻爾為名,是根據量子力學理論所得,與電子相關的磁矩基本單位,是一項常數。其用在電子軌域角動量及自旋角動量相關磁性的表示。 電磁學常用的單位有兩種,一種是國際標準公制,另一種則是高斯制。因此,玻爾磁子的定義也有兩種不同的定義。在國際標準公制下,其定義為:<math>mu_B=frac{ehbar}{2m_e}</math>而在高斯制下,其定義為:<math>mu_B=frac{ehbar}{2m_ec}</math>其中e為電子電荷,<math>hbar</math>為約化普朗克常數,me為電子質量,而c則為光速。在國際標準公制下,玻爾磁子的值為:μB = 9.274 009 49(80) × 10-24 J·T-1在高斯制下,玻爾磁子的值為:μB = 9.274 009 49(80) × 10-21 erg·G-1

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