Magneton Bohr

Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas
Loncat ke navigasi Loncat ke pencarian
Nilai magneton Bohr
Sistem satuan nilai satuan
SI[1] 9,274009994(57)×10−24 J·T−1
CGS[2] 9,274009994(57)×10−21 erg·G−1
eV[3] 5,7883818012(26)×10−5 eV·T−1
satuan atom 12 me

Dalam fisika atom, magneton Bohr (simbol μB) 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.[4][5]

Definisi[sunting | sunting sumber]

Magneton Bohr didefinisikan dalam satuan SI melalui persamaan

serta dalam satuan CGS Gaussian melalui persamaan

di mana

e adalah muatan elementer,
ħ adalah konstanta Planck tereduksi,
me 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.[6]

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

dalam satuan CGS Gaussian, di mana q adalah muatan dan mq adalah massanya.[7]

Sejarah[sunting | sunting sumber]

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

'Magneton' Bohr merujuk pada suatu satuan momen magnetik 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.[8] 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.[9] Hipotesis Weiss mengenai magneton sebagai realitas fisika, dan bukan hanya sekadar angka, mengundang banyak minat. Pada Konferensi Solvay Pertama pada bulan November di tahun itu, Paul Langevin menginterpretasikan magneton dalam hal elektron yang berputar dan mengaitkannya dengan konstanta Planck, menurunkan sebuah ekspresi dengan kesesuaian yang kasar dengan data ekperimen Weiss.[10] Fisikawan Rumania Ștefan Procopiu memperoleh ekspresi bagi momen magnetik elektron pada tahun 1911.[11][12] Hubungan dan nilai numerik ini terkadang dirujuk sebagai "magneton Bohr–Procopiu" dalam literatur ilmiah Rumania.[13] Magneton Weiss secara eksperimental diturunkan pada tahun 1911 sebagai satuan momen magnetik yang setara dengan 1,53×10−24 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.[14] Sebagai hasil dari permodelan atomnya,[9][15] 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.[16] 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.[17] 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.[8] Pada rentang tahun 1924 hingga 1928, menggunakan basis teori kuantum yang dikembangkan oleh Pauli[18], Goudsmit & Uhlenbeck,[19] Heisenberg & Jordan[20] (teori kuantum mengenai momentum sudut dan spin 12) serta Dirac[21], magneton Bohr masuk dalam ekspresi momen magnetik spin (), dan komponen rotasinya. Pada tahun 1929, R.T. Birge memasukkan magneton Bohr dalam tabel konstanta fisika.[22]

Meskipun momentum sudut spin dari suatu elektron adalah 12ħ, 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[sunting | sunting sumber]

Referensi[sunting | sunting sumber]

  1. ^ "CODATA value: Bohr magneton". The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty. NIST. Diakses tanggal 9 Juli 2012. 
  2. ^ O'Handley, Robert C. (2000). Modern magnetic materials: principles and applications. John Wiley & Sons. hlm. 83. ISBN 0-471-15566-7.  (nilai sedikit dimodifikasi untuk mencerminkan perubahan CODATA 2014)
  3. ^ "CODATA value: Bohr magneton in eV/T". The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty. NIST. Diakses tanggal 9 Juli 2012. 
  4. ^ Schiff, L. I. (1968). Quantum Mechanics (dalam bahasa Inggris) (edisi ke-3). McGraw-Hill. hlm. 440. 
  5. ^ Shankar, R. (1980). Principles of Quantum Mechanics (dalam bahasa Inggris). Plenum Press. hlm. 398–400. ISBN 0306403978. 
  6. ^ Mahajan, Anant S.; Rangwala, Abbas A. (1989). Electricity and Magnetism (dalam bahasa Inggris). McGraw-Hill. hlm. 419. ISBN 978-0-07-460225-6. 
  7. ^ Zettili, Nouredine (2009). Quantum Mechanics: Concepts and Applications (dalam bahasa Inggris) (edisi ke-2). Chichester: Wiley. hlm. 365. ISBN 978-0-470-02678-6. 
  8. ^ a b Keith, Stephen T.; Quédec, Pierre (1992). "Magnetism and Magnetic Materials: The Magneton". Out of the Crystal Maze. hlm. 384–394. ISBN 978-0-19-505329-6. 
  9. ^ a b Heilbron, John; Kuhn, Thomas (1969). "The genesis of the Bohr atom". Hist. Stud. Phys. Sci. 1: 232. doi:10.2307/27757291. 
  10. ^ Langevin, Paul (1911). La théorie cinétique du magnétisme et les magnétons [Kinetic theory of magnetism and magnetons]. La théorie du rayonnement et les quanta: Rapports et discussions de la réunion tenue à Bruxelles, du 30 octobre au 3 novembre 1911, sous les auspices de M. E. Solvay. hlm. 403. 
  11. ^ Procopiu, Ștefan (1911–1913). "Sur les éléments d'énergie" [On the elements of energy]. Ann. Sci. Univ. Jassy. 7: 280. 
  12. ^ Procopiu, Ștefan (1913). "Determining the Molecular Magnetic Moment by M. Planck's Quantum Theory". Bull. Sci. Acad. Roum. Sci. 1: 151. 
  13. ^ "Ștefan Procopiu (1890–1972)". Ștefan Procopiu Science and Technology Museum. Diakses tanggal 2010-11-03. 
  14. ^ Bohr, Niels (1913). "On the Constitution of Atoms and Molecules, Part I" (PDF). Philosophical Magazine. 26 (151): 1–24. doi:10.1080/14786441308634955. 
  15. ^ Pais, Abraham (1991). Niels Bohr's Times, in physics, philosophy, and politics (dalam bahasa Inggris). Clarendon Press. ISBN 0-19-852048-4. 
  16. ^ Alonso, Marcelo; Finn, Edward (1992). Physics (dalam bahasa Inggris). Addison-Wesley. ISBN 978-0-201-56518-8. 
  17. ^ Alfred L. Parson, "A Magneton Theory of the Structure of the Atom", Smithsonian Miscellaneous Collection, Pub 2371, 80pp (Nov 1915) {Reprinted Pub 2419, V65, N11 (1916)}.
  18. ^ Pauli, W., Talk entitled “Quantentheorie und Magneton” at Bad Nauheim, on the occasion on the 86th Naturforseherversammlung, September 1920.
  19. ^ Uhlenbeck, G. E.; Goudsmit, S. (1925). "Ersetzung der Hypothese vom unmechanischen Zwang durch eine Forderung bezüglich des inneren Verhaltens jedes einzelnen Elektrons". Die Naturwissenschaften (dalam bahasa Jerman). 13: 953-954. Bibcode:1925NW.....13..953U. doi:10.1007/BF01558878. 
  20. ^ Heisenberg, W.; Jordan, P. (1926). "Anwendung der Quantenmechanik auf das Problem der anomalen Zeemaneffekte". Zeitschrift für Physik (dalam bahasa Jerman). 37: 263. doi:10.1007/BF01397100. 
  21. ^ Dirac, P.A.M. (1928). "The Quantum Theory of the Electron". Proc. Roy. Soc. London, A (dalam bahasa Inggris). 117: 610–624. 
  22. ^ Birge, R. T. (1929). "Probable Values of the General Physical Constants". Rev. Mod. Phys. (dalam bahasa Inggris). 1: 1. doi:10.1103/RevModPhys.1.1. 

Bacaan lebih lanjut[sunting | sunting sumber]