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Factor g de Landé

1921
  • Alfred Landé
Escena de laboratorio con un científico analizando un espectrómetro para la investigación de la mecánica cuántica.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

El factor g de Landé ([latex]g_J[/latex]) es una constante de proporcionalidad adimensional que relaciona la energía total de un átomo. momento magnético a su momento angular total en el límite de campo débil. Es crucial para explicar cuantitativamente la anomalía Efecto Zeeman. Su valor viene dado por la fórmula: [latex]g_J = 1 + frac{J(J+1) + S(S+1) – L(L+1)}{2J(J+1)}[/latex], donde L, S y J son los números cuánticos.

El factor g de Landé fue introducido por Alfred Landé en 1921, incluso antes de que el concepto de espín electrónico estuviera completamente formulado, como una forma empírica de ajustar los datos experimentales del efecto Zeeman anómalo. Su justificación teórica llegó más tarde con el desarrollo de la mecánica cuántica. La fórmula surge del modelo vectorial del átomo, donde se considera que los momentos angulares orbital ([latex]vec{L}[/latex]) y de espín ([latex]vec{S}[/latex]) precesan rápidamente alrededor de su vector de momento angular total resultante ([latex]vec{J}[/latex]) debido al acoplamiento espín-órbita. La interacción con un campo magnético externo débil es mucho más lenta. Por lo tanto, el campo interactúa efectivamente con el momento magnético promediado en el tiempo, que es la proyección del momento magnético total ([latex]vec{mu}_L + vec{mu}_S[/latex]) sobre la dirección de [latex]vec{J}[/latex].

El factor g esencialmente explica las diferentes relaciones entre el momento magnético y el momento angular para el movimiento orbital ([latex]g_L=1[/latex]) y el espín ([latex]g_S approx 2[/latex]). Cuando [latex]S=0[/latex], entonces [latex]J=L[/latex], y la fórmula da correctamente [latex]g_J=1[/latex], lo que corresponde al efecto Zeeman normal. Cuando [latex]L=0[/latex], entonces [latex]J=S[/latex], y la fórmula da [latex]g_J=2[/latex] (usando [latex]g_S=2[/latex] en lugar de 1 en la derivación), lo que corresponde a sistemas de espín puro como en la resonancia de espín electrónico. En todos los demás casos, [latex]g_J[/latex] toma un valor racional entre 1 y 2, cuantificando la compleja interacción entre las contribuciones de espín y orbitales al magnetismo del átomo.

UNESCO Nomenclature: 2209
- Mecánica

Tipo

Concepto teórico

Ruptura

Fundacional

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • el modelo vectorial del átomo
  • El concepto de acoplamiento espín-órbita
  • Datos experimentales del efecto Zeeman anómalo que requerían una explicación cuantitativa
  • La cuantificación del momento angular en el modelo de Bohr-Sommerfeld

Aplicaciones

  • Predicción cuantitativa de patrones anómalos de desdoblamiento de Zeeman en espectroscopia
  • Análisis de resonancia de espín electrónico (ESR) y resonancia magnética nuclear (RMN)
  • Cálculo de la susceptibilidad magnética y otras propiedades magnéticas de los materiales
  • procesamiento de información cuántica utilizando estados atómicos
  • Determinación de símbolos de términos atómicos a partir de datos experimentales

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

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Relacionado con: factor g de Landé, factor g, efecto Zeeman anómalo, momento angular, números cuánticos, acoplamiento espín-órbita, momento magnético, espectroscopia, física atómica, modelo vectorial.

Contexto histórico

Factor g de Landé

1919-05-29
1920
1920
1921
1924
1924
1925
1918
1920
1920
1921
1922
1924
1925
1926

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

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