En la física , la Landé g -factor es un ejemplo particular de un g -factor , es decir, para un electrón con los efectos ya orbital momentos angulares . Lleva el nombre de Alfred Landé , quien lo describió por primera vez en 1921. [1]
En física atómica , el factor g de Landé es un término multiplicativo que aparece en la expresión de los niveles de energía de un átomo en un campo magnético débil . Los estados cuánticos de los electrones en los orbitales atómicos son normalmente degenerados en energía , y todos estos estados degenerados comparten el mismo momento angular. Sin embargo, cuando el átomo se coloca en un campo magnético débil, la degeneración desaparece.
El factor se produce durante el cálculo de la perturbación de primer orden en la energía de un átomo cuando se aplica al sistema un campo magnético uniforme débil (es decir, débil en comparación con el campo magnético interno del sistema). Formalmente, podemos escribir el factor como, [2]
El orbital es igual a 1, y por debajo de la aproximación , la expresión anterior se simplifica a
Aquí, J es el momento angular electrónico total , L es el momento angular orbital y S es el momento angular de giro . Porque para los electrones, a menudo se ve esta fórmula escrita con 3/4 en lugar de . Las cantidades g L y g S son otros factores g de un electrón. Debe tener en cuenta que para un átomo, y por un átomo, .
Si deseamos conocer el factor g de un átomo con momento angular atómico total (núcleo + electrones), de modo que el número cuántico de momento angular atómico total puede tomar valores de , donación
Aquí es el magneton de Bohr yes el magneton nuclear . Esta última aproximación se justifica porque es más pequeña que por la relación entre la masa del electrón y la masa del protón.
La siguiente derivación sigue básicamente la línea de pensamiento en [3] y. [4]
Tanto el momento angular orbital como el momento angular de espín del electrón contribuyen al momento magnético. En particular, cada uno de ellos por sí solo contribuye al momento magnético de la siguiente forma
dónde
Tenga en cuenta que los signos negativos en las expresiones anteriores se deben a que un electrón tiene carga negativa y el valor de puede derivarse naturalmente de la ecuación de Dirac . El momento magnético total, como operador vectorial, no se encuentra en la dirección del momento angular total , porque los factores g para la parte orbital y de giro son diferentes. Sin embargo, debido al teorema de Wigner-Eckart , su valor esperado efectivamente se encuentra en la dirección deque se puede emplear en la determinación del factor g de acuerdo con las reglas del acoplamiento del momento angular . En particular, el factor g se define como una consecuencia del teorema en sí
Por lo tanto,
Uno consigue