1.3.2　某些3d過渡金屬原子
及離子的電子排布及磁矩

磁性體中磁極化的擔當者，是由于電子運動造成的磁偶極矩。盡管核內質子的運動（自旋）也會產生磁偶極矩，但與電子運動的貢獻相比要小得多，在處理永磁體等強磁性體時，忽略核磁矩的貢獻不會產生什么問題。為了理解永磁材料磁極化的大小，必須了解由電子運動產生的磁偶極矩的大小。

電子的運動分軌道運動和自旋運動。處于最低能量狀態的電子（沿能量最低軌道回旋的電子）產生的磁偶極矩μBohr,其大小經計算為：

式中，e、me分別是電子電量和電子質量；=h/（2π）（h為普朗克常數）；μBohr稱為波爾磁子（B.M.），作為測量原子的磁偶極矩的單位，經常使用。在SI單位制中，1μBohr的大小為1.165×10-29Wb·m。按上述模型，由于電子的角動量lBohr可由表示，故上式可表示為：

等號右邊的負號意味著電子的磁偶極矩與其角動量方向相反。

電子的軌道形狀各式各樣，例如有球形軌道和啞鈴軌道等。為了更精確地了解電子的磁矩，需要用到量子力學。若軌道角動量取作l、自旋角動量取作s，則由l和s決定的磁偶極矩Ml和Mspin分別由下面兩式給出：

磁性材料所涉及的原子都具有多個電子，因此其磁偶極矩是各電子所具有的磁偶極矩的合成。對于原子的各軌道填滿電子（滿殼層）的原子來說，其合成角動量為0。由于許多物質是電子軌道相重疊（相互達到滿殼層）的化合物，因此自然界中存在的物質并非都具有磁矩。