Précession de Larmor et forme de l'aimant dans l'expérience de Stern et Gerlach

[wakwak]

Bonjour à tous,

j'ai deux questions pour les grands cerveaux de ce forum

Première question :

Lorsqu'un champ magnétique B est appliqué à un atome, il interagit avec le moment magnétique orbitalaire de l'atome mu(je ne considère pas encore le spin de l'électron ici). D'après l'expression de l'énergie potentielle d'intéraction du champ magnétique avec le moment magnétique : E = - mu.B, la position d'équilibre, d'énergie minimale est atteinte lorsque le moment magnétique s'aligne avec le champ magnétique.

Ce que je ne comprends pas : lorsque le champ magnétique est appliqué, il y a une précession de Larmor du moment magnétique mu autour du champ magnétique B. Cette précession se fait à angle constant entre mu et B. Les deux ne s'alignent donc jamais. Je vois donc une contradiction entre ce mouvement de précession et la position d'équilibre stable précitée plus haut. Où est mon erreur ?


Deuxième question :

Dans les illustrations de l'expérience historique de Stern et Gerlach, les aimants sont souvent représentés avec une forme particulière (arête pointue pour le pôle sud et encoche symétrique à l'arête pour le pôle nord). Pour visualiser correctement ce que j'essaie de décrire :

http://users.skynet.be/wautier/cosmo216.htm

Y a-t-il une raison à la forme de ces aimants ? (pour avoir une champ magnétique plus intense au centre du dispositif peut être ? ) Quelqu'un aurait-il une référence où les calculs du champ magnétique pour cette géométrie sont explicités ?


Merci d'avance et bonne journée

Wak²
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[albanxiii]

Bonjour,

Ce que je ne comprends pas : lorsque le champ magnétique est appliqué, il y a une précession de Larmor du moment magnétique mu autour du champ magnétique B. Cette précession se fait à angle constant entre mu et B. Les deux ne s'alignent donc jamais. Je vois donc une contradiction entre ce mouvement de précession et la position d'équilibre stable précitée plus haut. Où est mon erreur ?

Le spin s'oriente de façon à minimiser son énergie, mais il faut se rappeler que son énergie ne peut pas prendre toutes les valeurs possibles, elle est quantifiée.
Dans votre description, vous utilisez une vision classique, le moment magnétique dont vous parlez est un moment magnétique macroscopique, qui est la moyenne d'un grand nombre de moment magnétiques microscopiques, chacun étant aligné de façon parallèle ou anti-parallèle au champ magnétique (dans le cas d'un spin 1/2).

Y a-t-il une raison à la forme de ces aimants ? (pour avoir une champ magnétique plus intense au centre du dispositif peut être ? ) Quelqu'un aurait-il une référence où les calculs du champ magnétique pour cette géométrie sont explicités ?

La forme de l'aimant sert à avoir un gradient de champ magnétique.
Le couple subi par un moment magnétique est de la forme , donc on l'a dans un champ uniforme, alors que la force subie par un moment magnétique est de la forme . Pour qu'elle existe il faut que le champ ne soit pas uniforme (sinon le gradient est nul). https://fr.wikipedia.org/wiki/Moment...agn%C3%A9tique

[wakwak]

Re,

J'ai compris pour l'aimant dans l'expérience de Stern et Gerlach.

En revanche je pense que je n'ai pas été assez clair pour ma première question. Je me place dans le cadre d'une étude classique de l'intéraction du champ magnétique avec le moment magnétique orbitalaire de l'atome. Dans ce cadre, l'électron a un mouvement de révolution autour du noyau et peut donc être assimilé à une boucle de courant qui induit un moment magnétique orbitalaire. En aucun cas, pour le moment, je ne considère le moment magnétique intrinsèque à l'électron (spin).

Wak²