Magneton Bohr

Nilai magneton Bohr

Sistem satuan	nilai	satuan
SI	Templat:Val	J·T−1
CGS	Templat:Val	erg·G−1
eV	Templat:Val	eV·T−1
satuan atom	Templat:Sfrac	Templat:Sfrac

Dalam fisika atom, magneton Bohr (simbol μ_B) adalah suatu konstanta fisika dan satuan umum yang digunakan untuk menyatakan momen magnetik dari suatu elektron yang disebabkan baik karena momentum sudut orbital atau spin-nya.

Definisi

Magneton Bohr didefinisikan dalam satuan SI melalui persamaan

${\mu }_{\mathrm{B}}=\frac{e\hslash }{2m_{\mathrm{e}}}$

serta dalam satuan CGS Gaussian melalui persamaan

${\mu }_{\mathrm{B}}=\frac{e\hslash }{2m_{\mathrm{e}}c}$

di mana

e adalah muatan elementer,

ħ adalah konstanta Planck tereduksi,

m_e adalah massa diam elektron dan

c adalah kecepatan cahaya.

Momen magnetik elektron, yang merupakan momen magnetik spin intrinsik elektron, kira-kira bernilai satu magneton Bohr.

Secara umum, dan tanpa referensi terhadap sifat elektron, magneton Bohr dapat pula didefinisikan sebagai

${\mu }_{\mathrm{B}}=\frac{q\hslash }{2m_{q}c}$

dalam satuan CGS Gaussian, di mana q adalah muatan dan m_q adalah massanya.

Sejarah

Konferensi Solvay Pertama, Brussels, 1911. Paul Langevin berada di paling kanan.

'Magneton' Bohr merujuk pada suatu satuan momen magnetik $M_{\mathrm{0}}$ yang diperkenalkan oleh fisikawan Prancis Pierre Weiss, direktur laboratorium fisika di Politeknik Zurich sebagai cara untuk menjelaskan pengukurannya mengenai sifat kemagnetan berbagai garam. Sebelum model Rutherford mengenai struktur atom, beberapa ahli teori berkomentar bahwa magneton seharusnya melibatkan konstanta Planck h. Dengan mempostulatkan bahwa perbandingan energi kinetik elektron terhadap frekuensi orbitalnya harus sama dengan h, Richard Gans menghitung nilai yang dua kali lebih besar dari magneton Bohr pada bulan September 1911. Hipotesis Weiss mengenai magneton sebagai realitas fisika, dan bukan hanya sekadar angka, mengundang banyak minat. Pada Konferensi Solvay Pertama pada bulan November pada tahun itu, Paul Langevin menginterpretasikan magneton dalam hal elektron yang berputar dan mengaitkannya dengan konstanta Planck, menurunkan sebuah ekspresi $M_{\mathrm{0}}$ dengan kesesuaian yang kasar dengan data ekperimen Weiss. Fisikawan Rumania Ștefan Procopiu memperoleh ekspresi bagi momen magnetik elektron pada tahun 1911. Hubungan dan nilai numerik ini terkadang dirujuk sebagai "magneton Bohr–Procopiu" dalam literatur ilmiah Rumania. Magneton Weiss secara eksperimental diturunkan pada tahun 1911 sebagai satuan momen magnetik yang setara dengan Templat:Val joule per tesla, yang kira-kira bernilai sekitar 20% dari magneton Bohr.

Pada musim panas tahun 1913 fisikawan Denmark Niels Bohr, dengan berdasar pada model atom Rutherford, mengembangkan teori kuantifikasi atom, menciptakan dasar untuk interpretasi magnet pada skala atom. Sebagai hasil dari permodelan atomnya, ia memperoleh nilai magneton Bohr. Magneton Bohr merupakan besarnya momen dipol magnetik elektron yang mengorbit dengan momentum sudut orbital sebesar ħ. Menurut model Bohr, hal ini merupakan keadaan dasarnya, yaitu keadaan dengan energi terendah yang mungkin. Alfred Lauck Parson pada tahun 1915 menyarankan bahwa elektron tidak hanya bermuatan listrik tetapi juga merupakan suatu magnet yang kecil (atau "magneton" seperti yang ia sebut). Dalam literatur, hal ini dikenal sebagai "Magneton Parson" atau elektron magnetik. Hal ini mengarahkan pada model atom Parson. Pada tahun 1920, Wolfgang Pauli menamai magneton Bohr dengan namanya dalam sebuah artikel di mana ia bedakan dengan magneton para eksperimentalis yang ia sebut sebagai magneton Weiss. Pada rentang tahun 1924 hingga 1928, menggunakan basis teori kuantum yang dikembangkan oleh Pauli, Goudsmit & Uhlenbeck, Heisenberg & Jordan (teori kuantum mengenai momentum sudut dan spin Templat:Sfrac) serta Dirac, magneton Bohr masuk dalam ekspresi momen magnetik spin (${\mu }_{\mathrm{s}}$), dan komponen rotasinya. Pada tahun 1929, R.T. Birge memasukkan magneton Bohr dalam tabel konstanta fisika.

Meskipun momentum sudut spin dari suatu elektron adalah Templat:Sfracħ, momen magnetik intrinsik elektron yang disebabkan oleh spin-nya tetap kira-kira sebesar satu magneton Bohr. Faktor-g spin elektronnya kira-kira sebesar dua.

Lihat pula

• Momen magnetik elektron
• Niels Bohr
• Magneton nuklir
• Magneton Parson
• Konstanta fisika
• Efek Zeeman

Bacaan lebih lanjut

• Templat:Cite book