| Autor |
Nachricht |
rüdisüli
Anmeldungsdatum: 23.09.2015
Beiträge: 95
|
 rüdisüli Verfasst am: 10. Dez 2015 20:21 Titel: Larmorpräzession |
 |
|
Soweit ich verstanden habe handelt es sich dabei um die Präzession von magnetischen Objekten oder Teilchen. Was mir dazu fehlt sind konkrete Situationen, bei denen dieses Phänomen existiert - und andere, wo sich Magnetachsen einfach vollständig ausrichten.
Gibt es da eine entsprechende Fallunterscheidung? Wo kommt die Präzession vor und wo nicht?
Wenn z.B. um Atome/ Moleküle ein äusseres Magnetfeld angelegt wird, sind es dann die einzelnen Teilchen (z.B. Elektronen) die präzedieren, sind es Elektronen auf Umlaufbahnen (sofern solche überhaupt existieren), oder sind es ganze Systeme wie Atomkerne, bei denen dann eine Präzession existiert?
Wenn ein erstes Elektron magnetisch auf ein Zweites wirkt, könnte es dann auch eine Präzession des Zweiten geben, bzw. etwas wie eine wechselseitig verursachte Präzession? |
|
 |
rüdisüli
Anmeldungsdatum: 23.09.2015
Beiträge: 95
|
| rüdisüli Verfasst am: 11. Dez 2015 14:13 Titel: |
|
|
Klassisch betrachtet wäre die Unterscheidung einigermassen klar:
Grosser Drehimpuls und schwache Krafteinwirkung ergeben Präzession - kleiner Drehimpuls und starke Krafteinwirkung ergeben keine Präzession bzw. eine Ausrichtung entsprechend der Kraft.
Demnach gäbe bei Teilchen dann eine Larmorpräzession, wenn diese relativ viel Masse bzw. einen grossen Drall und gleichzeitig ein relativ kleines magnetisches Moment haben (z.B. Nukleonen), und umgekehrt eben nicht (z.B. Elektronen).
Allerdings funktionieren solche Betrachtungen in der Teilchenphysik oftmals nicht. |
|
|
jh8979
Moderator
Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8582
|
|
|
rüdisüli
Anmeldungsdatum: 23.09.2015
Beiträge: 95
|
| rüdisüli Verfasst am: 12. Dez 2015 17:18 Titel: |
|
|
Danke für den Hinweis und die Links. Leider ist mir dies etwas zu hoch, und ich habe nicht die Möglichkeit, die obigen Fälle nun rechnerisch zu erfassen. Ich möchte zunächst mal die Bedeutung des Phänomens grundsätzlich einschätzen können.
Ist es nur in Spezialfällen wie bei der Kernspintomographie massgebend, oder ist es in der Teilchenphysik generell präsent? Kompassnadeln präzedieren nicht. Ist der Magnetismus zwischen Partikeln nun grundsätzlich konventionell oder prinzipiell davon verschieden? |
|
|
jmd
Anmeldungsdatum: 28.10.2012
Beiträge: 577
|
| jmd Verfasst am: 12. Dez 2015 18:34 Titel: |
|
|
| rüdisüli hat Folgendes geschrieben: | | Kompassnadeln präzedieren nicht |
Bei entsprechender Versuchsanordnug schon
ob allerdings Elektronen oder ähnliches präzedieren darf bezeifelt werden
das ist ja eine klassische Vorstellung
beim Drehimpuls dreht sich ja wahrscheinlich auch nichts
bei den Rechnungen scheint es aber so als würde da etwas präzidieren
bei den Quantenobjekten sind allerdings nur bestimmt Winkel erlaubt
und eine parallele bzw antiparallele Lage zwischen Magnetfeld und magnetischen Moment ist auch nicht
möglich |
|
|
rüdisüli
Anmeldungsdatum: 23.09.2015
Beiträge: 95
|
| rüdisüli Verfasst am: 14. Dez 2015 10:55 Titel: |
|
|
Elektronen etc. präzedieren wahrscheinlich nicht, aber es scheint so, und es gibt entsprechende quantisierte Präzessionswinkel. Wie kann man sich das konkret vorstellen?
Wie gross ist dieser Winkel z.B. bei Elektronen? Hat dies mit der Spinquantenzahl 1/2 zu tun? |
|
|
jmd
Anmeldungsdatum: 28.10.2012
Beiträge: 577
|
| jmd Verfasst am: 14. Dez 2015 23:46 Titel: |
|
|
| rüdisüli hat Folgendes geschrieben: | Elektronen etc. präzedieren wahrscheinlich nicht,
aber es scheint so, und es gibt entsprechende quantisierte Präzessionswinkel.
Wie kann man sich das konkret vorstellen?
|
ich weiß nicht genau was du mit vorsellen meinst
die Quantenwelt ist nicht die klassische Welt in klein
| rüdisüli hat Folgendes geschrieben: |
Wie gross ist dieser Winkel z.B. bei Elektronen? |
du hast den Betrag des Elektronenspins und die Anteile in Richtung des B-Feldes
0.5 hQuer und -0.5 hQuer
| rüdisüli hat Folgendes geschrieben: |
Hat dies mit der Spinquantenzahl 1/2 zu tun? |
die möglichen Energiestufen sind 2s+1
bei Elektron also 2 Winkel |
|
|
rüdisüli
Anmeldungsdatum: 23.09.2015
Beiträge: 95
|
| rüdisüli Verfasst am: 15. Dez 2015 15:24 Titel: |
|
|
Ist demnach die Spinaxe im Prinzip eine Präzessionsaxe?
Wenn bei Partikel ein Magnetisches Moment angegeben wird (z. für Elektronen 928 x 10 ^ (- 28 ) J/T), ist dies dann ein konventionelles MM entsprechend der momentanen Richtung der H-Axe, die quasi präzediert, oder ist dies dann ein MM für die Projektion der H-Axe auf die Präzessions-Axe? |
|
|
rüdisüli
Anmeldungsdatum: 23.09.2015
Beiträge: 95
|
| rüdisüli Verfasst am: 07. Jan 2016 08:38 Titel: |
|
|
|
Die Beantwortung meiner letzten Frage wäre mir wichtig. Kann mir da jemand weiterhelfen? |
|
|
PTB
Anmeldungsdatum: 06.03.2011
Beiträge: 30
|
| PTB Verfasst am: 11. Jan 2016 03:08 Titel: Re: Larmorpräzession |
|
|
| rüdisüli hat Folgendes geschrieben: | | Wenn ein erstes Elektron magnetisch auf ein Zweites wirkt, könnte es dann auch eine Präzession des Zweiten geben, bzw. etwas wie eine wechselseitig verursachte Präzession? |
Die beiden Elektronen beeinflussen sich gegenseitig, aber man kann hier nicht von Präzession reden. Dazu bedarf es eines äußeren magnetischen Feldes.
| rüdisüli hat Folgendes geschrieben: | | Ist demnach die Spinaxe im Prinzip eine Präzessionsaxe? |
Jain. Betrachten wir der Einfachheit wegen mal ein Wasserstoff-Atom: 1 Elektron. Im Grundzustand hat das Elektron keinen Bahndreimpuls (L=0) und einen Spin S=1/2. Der gesamte Drehimpuls J besteht also nur aus dem Spin: J=1/2. Hier präzediert nur das magnetische Spin-Moment um das äußere Magnetfeld.
Im nächsten angeregten Zustand hat das Elektron einen Bahndrehimpuls L=1 und einen Spin S=1/2 (diesen Spin hat es immer). Der gesamte Drehimpuls J kann gemäß der Quantenmechanik nun die Werte J=L+S=3/2 und J=L-S=1/2 annehmen. Im Falle von J=3/2 ist die Präzession also nicht mehr nur auf den Spin zurückzuführen. Im Falle von J=1/2 eigentlich auch nicht, da es sich hier immer noch um eine Überlagerung von L und S handelt.
tldr: es ist nicht immer die "Spin-Achse", die um das Magnetfeld präzediert. Was da präzediert, hängt vom jeweiligen Experiment ab. Man kann das Experiment so aufbauen, dass man entweder auf den Spin S abzielt, oder auf den Bahndrehimpuls L, oder auf den Gesamtdrehimpuls J (Kombination von L und S), oder auf den Kerndrehimpuls I, oder auf den Gesamtdrehimpuls des Atoms F (Kombination von J und I).
Anmerkung: lass dich nicht durch die Buchstaben verwirren. Die einzelnen Drehimpulse wurden nun mal so benannt.
| rüdisüli hat Folgendes geschrieben: | | Wenn bei Partikel ein Magnetisches Moment angegeben wird (z. für Elektronen 928 x 10 ^ (- 28 ) J/T), ist dies dann ein konventionelles MM entsprechend der momentanen Richtung der H-Axe, die quasi präzediert, oder ist dies dann ein MM für die Projektion der H-Axe auf die Präzessions-Axe? |
Das magnetische Moment präzediert im Falle der Larmorpräzession immer um das äußere magnetische Feld. Wodurch das mM hervorgerufen wird (S, L, J, I, F), ist nur vom jeweiligen Atom bzw. Versuchsaufbau abhängig. |
|
|
rüdisüli
Anmeldungsdatum: 23.09.2015
Beiträge: 95
|
| rüdisüli Verfasst am: 13. Jan 2016 21:29 Titel: |
|
|
Danke für die Infos. Dies hilft schon mal. Dennoch bleiben gewisse Fragen offen.
1. Fallunterscheidung - wann Präzession vorhanden ist und wann nicht.
Z.B. bei einem Elektronenpaar könnte das Eine als Probemagnet betrachtet werden und das Andere als jenes, welches das äussere Magnetfeld ausstrahlt, und umgekehrt. Kann hier die Präzession wirklich ausgeschlossen werden, auch während der Phase der Annährung bzw. der Entstehung des Paares?
Analog könnten die Elementarmagneten eines Permanentmagneten betrachtet werden. Wäre es nicht denkbar, dass alle Elementarmagnete im Rahmen einer wechselseitig verursachten Präzession rotieren bzw. Schwingen, wobei dann die Präzessionsaxen ebenfalls präzedieren würden etc.? Existieren Experimente, welche die Struktur vom Permanentmagneten in diesem Sinne untersucht haben?
2. Offenbar sind nebst den magnetischen Momenten der Partikel (Eigenrotation) auch jene der die Bahndrehimpulse vorhanden und massgebend (experimenteller Befund). Demnach wären sämtliche Elektronen eines Atoms mit Bahnen verbunden, und dies schafft Probleme:
Erstens, dass Bohrsche Bahnen nicht ohne Weiters mit dem Orbitalmodell vereinbar sind,
und zweitens, dass im Rahmen von Elektronenpaaren nicht nur die magn. Spinmomente sondern auch die magn. Bahnmomente neutralisiert werden sollten. In beiden Fällen wäre die antiparallele Anordnung der Magnetaxen ein dafür nahe liegender Ansatz. Im Zus. Mit den magn. Bahnmomenten ist eine solche Anordnung allerdings weder mit dem Bohr- Modell noch mit dem Orbitalmodell vereinbar. Existiert ein überzeugender Lösungsansatz dafür im Rahmen der einschlägigen Teilchenphysik bzw. des Orbitalmodells? Oder soll man davon ausgehen, dass die gegebenen Energiezustände von Elektronen nicht immer bzw. nur im Falle von ungepaarten Elektronen mit Bahndrehimpulsen bzw. entsprechenden Schwingungen verbunden sind?
3. Zu dieser Darstellung
http://hydrogen.physik.uni-wuppertal.de/hyperphysics/hyperphysics/hbase/quantum/vecmod.html:
Im 3. Bild wird die Präzession einer Präzession darstellt. J präzediert hier um Z aufgrund eines äusseren H- Feldes. Aufgrund von was rotieren hier S und L um J?
Zuletzt bearbeitet von rüdisüli am 15. Jan 2016 11:47, insgesamt einmal bearbeitet |
|
|
rüdisüli
Anmeldungsdatum: 23.09.2015
Beiträge: 95
|
| rüdisüli Verfasst am: 14. Jan 2016 21:25 Titel: |
|
|
http://www.qudev.ethz.ch/phys4/phys4_fs10/phys4_10_VL25_v0_Folien.pdf
4. Gemäss Seiten 5 und 6 wäre hier das Bohrsche Magneton mB die Z-Komponente von einem "eigentlichen" präzedierenden Magneten, wobei dessen magn. Spinmomnet um den Faktor Wurzel(3) größer ist als mB.
Ist dieses Spinmoment (Wurzel(3)*mB) nun real und bei einzelnen/ freien Elektronen (ausserhalb von Atomen) auch messbar, oder ist dies nur eine theoretische Angelegenheit, auf deren Basis die Z-Komponente hergeleitet werden kann? |
|
|
|
Registrieren
Login
FAQ
Suchen