×
Kernspin

'n Kernspin is 'n kwantummeganiese eienskap van die kern van 'n atoom.

Die presessie van 'n giroskoop is 'n klassieke analoog van die gedrag van 'n kernspin

Oppervlakkig (of liewer: klassiek) gesien kan ons 'n atoomkern voorstel as 'n deeltjie wat soos die Aarde of 'n giroskoop om sy eie as wentel.

In die kwantummeganika word egter uitgegaan van die dualiteitsbeginsel wat sê dat deeltjies altyd ook golfeienskappe soos 'n golflengte besit. Wanneer 'n golf weerkaats word of om sy eie as draai kan daar interferensie met homself optree en dit lei daartoe dat net bepaalde toestande van die spin I {\displaystyle {\vec {I}}} moontlik is. Hierdie toestande word beskryf deur kwantumgetalle. Vir die kernspin word meestal die simbool I gebruik, vir die elektrone gebruik mens meestal s.

Die waarde van I bepaal die hoekmomentum van die deeltjie volgens die formule:

| I | = I ( I + 1 ) {\displaystyle |{\vec {I}}|=\hbar {\sqrt {I(I+1)}}}

Hierin is {\displaystyle \hbar } die gereduseerde konstante van Planck.

Inhoud

Elke isotoop se kern het 'n spesifieke waarde van die kwantumgetal I. Hierdie getal kan waardes bereik vanaf 0 tot 8 in stappe van ½. Byvoorbeeld 4He -die alfadeeltjie het 'n spin I=0, 1H -die proton- het I=½, die niobiumisotoop 90Nb het I=8 wat die hoogste waarde is wat in die periodieke tabel voorkom.

Die waarde van die kernspin hang af van die aantal protone (Z) en neutrone (N) in die kern. Ons kan drie gevalle onderskei:

  • Z=ewe en N=ewe. In hierdie geval I=0
    • Voorbeelde: 4He, 32S
  • Z=onewe en N=onewe. In hierdie geval I is 'n positiewe heelgetal.
    • Voorbeelde: 14N: I=1; 10B: I=3
  • Z en N is ewe/onewe of onewe/ewe. Die waarde van I is positief halftallig.
    • Voorbeelde: 1H: I=½; 23Na: I=3/2
Presessie van 'n spin in 'n magnetiese veld

'n Kernspin kan 2I+1 spintoestande aanneem. Byvoorbeeld 'n spin I=3 kan 7 spintoestande |-3>, |-2>, |-1>, |0>, |1>, |2> en |3> aanneem. Sonder 'n magneetveld is hulle ontaard, wat beteken dat hulle dieselfde energie besit. In die aanwesigheid van 'n magnetiese veld Bo tree Zeemansplitsing op en het hulle verskillende energieë. In 'n magneetveld sal 'n spin 'n presessiebeweging uitvoer, soos 'n tol in die swaartekragveld van die aarde en ook die aarde self. Die spintoestande gee dié komponent van die totale spin aan wat in die rigting van die magneetveld wys (die z-komponent). Byvoorbeeld vir die |0> toestand wentel die I-spin loodreg aan B en die z-komponent van die spin (in rigting van die magneetveld) is nul.

Vir 'n proton met I=½ (of 'n elektron met s=½ soos getoon in die afbeelding) is daar net 2*½+1=2 spintoestande en die energiesplitsing tussen hulle is direk eweredig aan die grootte van die magneetveld.

Zeemansplitsing vir 'n elektronspin s=½

Spinne met I=0 besit net een spintoestand en dit maak hulle ongeskik vir spinspektroskopie. Spinne I=½ is baie geskik vir kernspinresonansie. Groter spinne kan ook gebruik word, maar dit werk nie so goed nie.

Al die elemente van die periodieke tabel besit ten minste een isotoop wat vir resonansie gebruik kan word, maar dit is nie altyd die volopste isotoop nie. Veral vir elemente met Z=ewe het die volopste isotoop meestal I=0.

  1. (in Engels). vanaf die oorspronklike op 10 November 2019. Besoek op29 Mei 2016.
  2. (in Engels). vanaf die oorspronklike op 10 November 2019. Besoek op29 Mei 2016.

Publikasie datum: September 27, 2021

kernspin, kwantummeganiese, eienskap, kern, atoom, presessie, giroskoop, klassieke, analoog, gedrag, kernspin, oppervlakkig, liewer, klassiek, gesien, atoomkern, voorstel, deeltjie, soos, aarde, giroskoop, wentel, kwantummeganika, word, egter, uitgegaan, duali. n Kernspin is n kwantummeganiese eienskap van die kern van n atoom Die presessie van n giroskoop is n klassieke analoog van die gedrag van n kernspin Oppervlakkig of liewer klassiek gesien kan ons n atoomkern voorstel as n deeltjie wat soos die Aarde of n giroskoop om sy eie as wentel In die kwantummeganika word egter uitgegaan van die dualiteitsbeginsel wat se dat deeltjies altyd ook golfeienskappe soos n golflengte besit Wanneer n golf weerkaats word of om sy eie as draai kan daar interferensie met homself optree en dit lei daartoe dat net bepaalde toestande van die spin I displaystyle vec I moontlik is Hierdie toestande word beskryf deur kwantumgetalle Vir die kernspin word meestal die simbool I gebruik vir die elektrone gebruik mens meestal s Die waarde van I bepaal die hoekmomentum van die deeltjie volgens die formule I ℏ I I 1 displaystyle vec I hbar sqrt I I 1 dd Hierin is ℏ displaystyle hbar die gereduseerde konstante van Planck Inhoud 1 Waardes van I 2 Spintoestande 3 Spektroskopie 4 VerwysingsWaardes van I WysigElke isotoop se kern het n spesifieke waarde van die kwantumgetal I Hierdie getal kan waardes bereik vanaf 0 tot 8 in stappe van Byvoorbeeld 4He die alfadeeltjie het n spin I 0 1H die proton het I die niobiumisotoop 90Nb het I 8 wat die hoogste waarde is wat in die periodieke tabel voorkom Die waarde van die kernspin hang af van die aantal protone Z en neutrone N in die kern 1 Ons kan drie gevalle onderskei Z ewe en N ewe In hierdie geval I 0 Voorbeelde 4He 32S Z onewe en N onewe In hierdie geval I is n positiewe heelgetal Voorbeelde 14N I 1 10B I 3 Z en N is ewe onewe of onewe ewe Die waarde van I is positief halftallig Voorbeelde 1H I 23Na I 3 2Spintoestande Wysig Presessie van n spin in n magnetiese veld n Kernspin kan 2I 1 spintoestande aanneem Byvoorbeeld n spin I 3 kan 7 spintoestande 3 gt 2 gt 1 gt 0 gt 1 gt 2 gt en 3 gt aanneem Sonder n magneetveld is hulle ontaard wat beteken dat hulle dieselfde energie besit In die aanwesigheid van n magnetiese veld Bo tree Zeemansplitsing op en het hulle verskillende energiee In n magneetveld sal n spin n presessiebeweging uitvoer soos n tol in die swaartekragveld van die aarde en ook die aarde self Die spintoestande gee die komponent van die totale spin aan wat in die rigting van die magneetveld wys die z komponent Byvoorbeeld vir die 0 gt toestand wentel die I spin loodreg aan B en die z komponent van die spin in rigting van die magneetveld is nul Vir n proton met I of n elektron met s soos getoon in die afbeelding is daar net 2 1 2 spintoestande en die energiesplitsing tussen hulle is direk eweredig aan die grootte van die magneetveld 2 Spektroskopie Wysig Zeemansplitsing vir n elektronspin s Spinne met I 0 besit net een spintoestand en dit maak hulle ongeskik vir spinspektroskopie Spinne I is baie geskik vir kernspinresonansie Groter spinne kan ook gebruik word maar dit werk nie so goed nie Al die elemente van die periodieke tabel besit ten minste een isotoop wat vir resonansie gebruik kan word maar dit is nie altyd die volopste isotoop nie Veral vir elemente met Z ewe het die volopste isotoop meestal I 0 1 Verwysings Wysig 1 0 1 1 mri q com Predicting nuclear spins in Engels Geargiveer vanaf die oorspronklike op 10 November 2019 Besoek op 29 Mei 2016 mri q com Zeeman splitting in Engels Geargiveer vanaf die oorspronklike op 10 November 2019 Besoek op 29 Mei 2016 Ontsluit van https af wikipedia org w index php title Kernspin amp ol,