Cтраница 4
Между тем практически важно знать, как происходит движение заряженной частицы в неоднородном магнитном поле. Эта задача очень сложна, но в одном важном случае она допускает простое решение: а именно в случае сильного поля и малой его неоднородности. Это означает, что длина а, на которой оказывается неоднородность, велика по сравнению с радиусом Лармора rL cmoJeB, где - В - некоторое среднее значение магнитной индукции. [46]
Требуется также рафинированное теоретическое рассмотрение турбулентных плазменных котлов и особенно проблемы выхода излучения и частиц из котла. Для этого необходим анализ самосогласованной диффузии частиц и излучения в окружающее пространство. Требует детального развития даже теория однородных котлов, например учета анизотропии частиц и излучения в случае слабого магнитного поля или высоких циклотронных резонансов в случае сильного поля. [47]
При этом предполагают, что спектральные н другие характеристики комплексов переходных металлов иолностью определяются соотношением энергий орбиталей, иолучающихся из исходных d - или f - орбиталей центр, ато-и под влиянием кристаллич. Как и в теории поля лигандов, предполагается, то при слабом поле лиганды влияют слабо и сохраняет смысл классификации атомных термов центр, атома по орбитальному моменту. Расщепление d - уровней определяется взаимод. В случае сильного поля влияние лигандов очень велико и атомные состояния с определ. Расщепление d - уровнен определяется полем лигандов, а их взаимод. Окончательное расположение уровней образующихся состояний определяется с учетом возможной мультиплетности термов. [48]
При этом предполагают, что спектральные и другие характеристики комплексов переходных металлов полностью определяются соотношением энергий орбиталей, получающихся из исходных d - или f - орбиталей центр, атома под влиянием кристаллич. Как и в теории поля лигандов, предполагается, что при слабом поле лиганды влияют слабо и сохраняет смысл классификации атомных термов центр, атома по орбитальному моменту. Расщепление d - уровней определяется взаимод. В случае сильного поля влияние лигандов очень велико и атомные состояния с определ. Расщепление d - уровней определяется полем лигандов, а их взаимод. Окончательное расположение уровней образующихся состояний определяется с учетом возможной мультиплетности термов. [49]
Магнитные мо - ( менты, как мы знаем, взаимодействуют друг с другом. Каждому из возможных значений результирующего момента соответствует свое значение энергии взаимодействия. При воздействии на систему слабого магнитного поля связь между моментами не нарушается, и проектируется на направление В результирующий момент. В случае достаточно сильного поля связь между моментами разрывается, и каждый из этих моментов проектируется на направление В независимо от других. [50]
Возмущения кристаллическим полем для иона переходного металла полностью отличаются от возмущений для лантанидов. Кристаллическое поле ЯСР мало по сравнению с силами отталки вания электронов, но оно больше, чем спин-орбитальное взаимодействие. Квантовое число / больше не является хорошим квантовым числом, но L и S сохраняют смысл. В случае сильного поля ЯСР ez / rt / даже L не является хорошим квантовым числом. Здесь следует помнить лишь о том, что электронные конфигурации определяются d - электронами. Для свободного иона все пять орбиталей обладают одинаковой энергией. Симметрия ( и вырождение) орбиталей в окружении с различной симметрией может быть определена, таким образом, с помощью трансформационных свойств сферических гармоник ( гл. [51]
Различные электроны оказываются при этом на новых орбитах, и должна быть построена новая конфигурация с наименьшей энергией. Затем можно рассмотреть в качестве возмущения взаимодействие электронов друг с другом; оно частично снимет вырождение конфигурации кристаллического поля и приведет к возникновению новых уровней энергии, которые можно назвать по аналогии термами кристаллического поля, с новыми хорошими квантовыми числами, заменяющими полный орбитальный момент L. Строгое теоретико-групповое истолкование этих квантовых чисел будет приведено ниже. Случай сильного поля имеет место в основном в соединениях элементов 4d - и 5d - rpynn ( групп палладия и платины), а также в некоторых комплексах элементов группы железа. В действительности мы увидим, что так называемый случай сильного поля объединяется со случаем ко-валентной связи, когда описание магнитных свойств иона в терминах волновых функций, точно локализованных на этом ионе, становится уже неверным. Тем не менее основные свойства магнитных ионов еще могут быть поняты на основе теории кристаллического поля. Это обстоятельство связано с тем, что многие свойства определяются симметрией окружения, а не конкретным видом взаимодействия с парамагнитным ионом. [52]
Ниже приведено распределение электронов по квантовым ячейкам в некоторых октаэдрических комплексах в слабом и сильном полях. В тех случаях, когда число электронов в ионе комплексо-образователя больше, чем число орбиталей с низкой энергие имеют место различия. Эте связано с тем, что в случае слабого поля РД и электроны в квантовых ячейках распределяются в соответствии с правилом Гунда. Ион металла находится в состоянии с высоким спином. В случае сильного поля в пределах подуровня при распределении электронов соблюдается правило Гунда. [53]
Различные электроны оказываются при этом на новых орбитах, и должна быть построена новая конфигурация с наименьшей энергией. Затем можно рассмотреть в качестве возмущения взаимодействие электронов друг с другом; оно частично снимет вырождение конфигурации кристаллического поля и приведет к возникновению новых уровней энергии, которые можно назвать по аналогии термами кристаллического поля, с новыми хорошими квантовыми числами, заменяющими полный орбитальный момент L. Строгое теоретико-групповое истолкование этих квантовых чисел будет приведено ниже. Случай сильного поля имеет место в основном в соединениях элементов 4d - и 5d - rpynn ( групп палладия и платины), а также в некоторых комплексах элементов группы железа. В действительности мы увидим, что так называемый случай сильного поля объединяется со случаем ко-валентной связи, когда описание магнитных свойств иона в терминах волновых функций, точно локализованных на этом ионе, становится уже неверным. Тем не менее основные свойства магнитных ионов еще могут быть поняты на основе теории кристаллического поля. Это обстоятельство связано с тем, что многие свойства определяются симметрией окружения, а не конкретным видом взаимодействия с парамагнитным ионом. [54]
Артур, Гибсон и Гренвиль [50] экспериментально исследовали в германии n - типа полевую зависимость подвижности и. Несмотря на это, использованная ими методика измерений была настолько чувствительна, что они смогли заметить вполне ощутимое отклонение л от ( 10 уже при полях порядка 10 в. Необходимо отметить, что в проведенном выше расчете использована модель полупроводника со скалярной эффективной массой тпе. Поэтому следует предположить, что в этой области температур имеются другие механизмы, которые значительно ускоряют отдачу энергии со стороны электронов. Маловероятно, чтобы таким механизмом оказалось примесное рассеяние, поскольку оно в высшей степени упруго. Влияние рассеяния на ионизированных примесях, а также комбинированного действия обоих типов рассеяния - решеточного и примесного - в случае сильного поля были рассмотрены Ганном [52], который составил также обзор теоретических и экспериментальных работ по данному вопросу. Для рассеяния на ионах примеси знак коэффициента а в формуле (5.321) отрицателен, так что с ростом поля g подвижность должна расти. Однако из условий опыта совершенно очевидно, что обнаруженные малые значения а не могут быть следствием случайной взаимной компенсации в результате одновременного действия обоих механизмов рассеяния. [55]