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Facteur G de Landé

1921
  • Alfred Landé
Scène de laboratoire avec un scientifique analysant un spectromètre pour la recherche en mécanique quantique.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

Le facteur g de Landé (g_J) est une constante de proportionnalité sans dimension qui relie la charge totale d'un atome moment magnétique à son moment angulaire total dans la limite des champs faibles. Il est crucial pour expliquer quantitativement l'anomalie Effet ZeemanSa valeur est donnée par la formule : [latex]g_J = 1 + frac{J(J+1) + S(S+1) – L(L+1)}{2J(J+1)}[/latex], où L, S et J sont les nombres quantiques.

Le facteur g de Landé a été introduit par Alfred Landé en 1921, avant même que le concept de spin de l'électron ne soit pleinement formulé, comme méthode empirique pour ajuster les données expérimentales de l'effet Zeeman anormal. Sa justification théorique est intervenue plus tard avec le développement de la mécanique quantique. La formule découle du modèle vectoriel de l'atome, où les moments angulaires orbital (L) et de spin (S) sont considérés comme précessant rapidement autour de leur vecteur moment angulaire total résultant (J) en raison du couplage spin-orbite. L'interaction avec un faible champ magnétique externe est beaucoup plus lente. Par conséquent, le champ interagit effectivement avec le moment magnétique moyen dans le temps, qui est la projection du moment magnétique total ([latex]vec{mu}_L + vec{mu}_S[/latex]) sur la direction de [latex]vec{J}[/latex].

Le facteur g tient compte des différents rapports entre le moment magnétique et le moment angulaire pour le mouvement orbital (gL = 1) et le spin (gS ≈ 2). Lorsque S = 0, alors J = L, et la formule donne correctement gJ = 1, ce qui correspond à l'effet Zeeman classique. Lorsque L = 0, alors J = S, et la formule donne gJ = 2 (en utilisant gS = 2 au lieu de 1 dans la démonstration), ce qui correspond aux systèmes de spins purs comme dans la résonance de spin électronique. Pour tous les autres cas, [latex]g_J[/latex] prend une valeur rationnelle entre 1 et 2, quantifiant l'interaction complexe entre les contributions de spin et orbitales au magnétisme de l'atome.

UNESCO Nomenclature: 2209
- Mécanique

Taper

Concept théorique

Perturbation

Fondamentaux

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • le modèle vectoriel de l'atome
  • le concept de couplage spin-orbite
  • données expérimentales de l'effet Zeeman anormal qui nécessitait une explication quantitative
  • la quantification du moment angulaire dans le modèle de Bohr-Sommerfeld

Applications

  • prédiction quantitative des schémas de division Zeeman anormaux en spectroscopie
  • analyse par résonance magnétique nucléaire (RMN) et résonance de spin électronique (RSE)
  • calcul de la susceptibilité magnétique et d'autres propriétés magnétiques des matériaux
  • traitement de l'information quantique utilisant des états atomiques
  • détermination des symboles de termes atomiques à partir de données expérimentales

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

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En lien avec : facteur g de Landé, facteur g, effet Zeeman anormal, moment angulaire, nombres quantiques, couplage spin-orbite, moment magnétique, spectroscopie, physique atomique, modèle vectoriel.

Contexte historique

Facteur G de Landé

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

(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

Inventions, innovations et principes techniques connexes

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