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holisky新蟲(chóng) (小有名氣)
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[交流]
電子軌道角動(dòng)量淬滅問(wèn)題 已有2人參與
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| 一直以來(lái)，對(duì)固體物理這部分犯糊涂。書(shū)中以d電子為例，如果電子軌道能級(jí)完全去簡(jiǎn)并了，軌道角動(dòng)量就會(huì)被完全淬滅。這一點(diǎn)從這幾個(gè)eg,t2g軌道的物理表達(dá)式是可以理解的。但是，總覺(jué)哪里不妥，在實(shí)際材料中，比如一個(gè)具有最低晶體對(duì)稱性的三斜磁性晶體，電子軌道是應(yīng)該完全去簡(jiǎn)并了吧，難道這時(shí)完全沒(méi)有旋軌耦合了嗎？ 從唯象的角度講，磁矩指向不同方向一定會(huì)對(duì)應(yīng)不一樣的能量，不應(yīng)該跟完全獨(dú)立而與晶體對(duì)稱性無(wú)關(guān)一樣。這到底該怎么理解？ |
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holisky: 金幣+3 2015-12-16 08:28:35
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| 個(gè)人感覺(jué)，軌道角動(dòng)量是否凍結(jié)要看相應(yīng)波函數(shù)的軌道角動(dòng)量平均值是否為零。如果d電子5個(gè)軌道波函數(shù)完全退簡(jiǎn)并，那么軌道角動(dòng)量倒不一定完全凍結(jié)，相應(yīng)地會(huì)產(chǎn)生自旋-軌道耦合。此外，d電子數(shù)也會(huì)產(chǎn)生影響，例如5個(gè)軌道各占據(jù)一個(gè)電子，那么總軌道角動(dòng)量為零。d族離子周圍的對(duì)稱性應(yīng)該和d電子數(shù)有關(guān)，例如d4離子經(jīng)常發(fā)生Jahn-Teller畸變。 |
3樓2015-12-14 22:14:57
golddigger
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7樓2015-12-16 23:05:42
| a |
2樓2015-12-14 15:32:34
holisky
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謝謝回復(fù)，物理版人討論太少了。感覺(jué)像走錯(cuò)了地方。 其實(shí)是這樣的，五個(gè)eg, t2g軌道，每個(gè)都是組合得到的，而組合它們時(shí)，用的軌道波函數(shù)各具有相反的軌道角動(dòng)量，也就是說(shuō)，如果eg, t2g完全退簡(jiǎn)并，電子占據(jù)任一能級(jí)，將同時(shí)處于軌道角動(dòng)量大小相同方向相反的兩個(gè)態(tài)中，導(dǎo)致軌道角動(dòng)量淬滅。這就是問(wèn)題的根源，照這樣講，立方 對(duì)稱性對(duì)應(yīng)的軌道角動(dòng)量應(yīng)該最大，而三斜應(yīng)該沒(méi)有。換言之，嚴(yán)格意義講，三斜晶體應(yīng)該沒(méi)有旋軌耦合。這始終感覺(jué)與唯像的理解不符。 |
4樓2015-12-16 08:40:05
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5樓2015-12-16 14:22:16
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6樓2015-12-16 22:48:19
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8樓2015-12-17 16:55:52
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謝謝回復(fù)。 如果說(shuō)軌道角動(dòng)量沒(méi)有完全淬滅而導(dǎo)致旋軌耦合，從而出現(xiàn)磁矩指向與晶體對(duì)稱性相關(guān)的話，是可以理解的。我就是不理解為什么三斜晶系里也有這種現(xiàn)象，因?yàn)楦鶕?jù)書(shū)上所說(shuō)，這時(shí)能級(jí)應(yīng)該完全退簡(jiǎn)并，軌道角動(dòng)量為0，也就沒(méi)有旋軌耦合了，磁矩指向應(yīng)是各向同性的。 我不是很明白你對(duì)晶體場(chǎng)這段的描述。是不是說(shuō)淬滅只是指z方向？ 有可能其它方向有不為0的軌道角動(dòng)量分量？ 如果是的話，我覺(jué)得這種理解不是很正確，因?yàn)槭侨钡脑�，不管你選哪個(gè)方向?yàn)閦，都應(yīng)該得到一樣的結(jié)論。 |
9樓2015-12-17 17:33:15
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小木蟲(chóng): 金幣+0.5, 給個(gè)紅包，謝謝回帖
holisky: 金幣+2 2015-12-19 09:09:05
小木蟲(chóng): 金幣+0.5, 給個(gè)紅包，謝謝回帖
holisky: 金幣+2 2015-12-19 09:09:05
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自旋磁矩在空間會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，軌道磁矩和這個(gè)磁場(chǎng)作用產(chǎn)生自旋-軌道耦合。如果兩者相互垂直，對(duì)總能貢獻(xiàn)為零，即不存在自旋軌道耦合。 其實(shí)z軸是任意選的，不管選哪個(gè)方向，其結(jié)果都是一致的。在有磁場(chǎng)存在時(shí)，選擇磁場(chǎng)方向?yàn)閦方向，是為了處理問(wèn)題方便。 t軌道的兩個(gè)函數(shù)d2,1+d2,-1，e軌道的兩個(gè)函數(shù)d2,2+-d2,-2也是z方向角動(dòng)量平均值為零。我想淬滅指的是量子化軸方向。 可參考Carl J. Ballhausen (Author)的書(shū)Introduction to Ligand Field Theory，其中有一段關(guān)于選擇不同坐標(biāo)系的描述，哪章那頁(yè)我記不清了。 |
10樓2015-12-17 22:27:58
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