Magnetisches Moment eines Elektrons

Betrachten wir das einfachste Modell eines Elektrons, das sich um ein Proton dreht. Das Verhältnis seines Umfangs zu seiner Geschwindigkeit ist die Periode seiner Umdrehung.

Durch die Orbitalbewegung des Elektrons entsteht eine Stromschleife, die wiederum ein magnetisches Dipolmoment erzeugt. Das Produkt aus dem Strom und der Orbitalfläche ergibt nun das orbitale magnetische Dipolmoment.

Das rotierende Elektron erzeugt auch einen Bahndrehimpuls, der dem Produkt aus dem Impuls des Elektrons und dem Bahnradius entspricht.

Das magnetische Moment kann also in Form des Drehimpulses ausgedrückt werden. Unter Berücksichtigung der negativen Ladung des Elektrons ist das magnetische Moment antiparallel zum Bahndrehimpuls.

Weiterhin wird der Drehimpuls in Vielfachen der reduzierten Planck-Konstante quantisiert.

Die Größe des Elektronendipolmoments wird also vereinfacht in Bezug auf die fundamentale Einheit des Dipolmoments, die als Bohr-Magneton bekannt ist.

Diese Konstante hat eine Größe von 9,27 x ^10-24 Am².

Ähnlich wie bei der Ladungsquantisierung wird das Dipolmoment in Bezug auf das Bohr-Magneton quantisiert.