Составители:
Рубрика:
HJ
!!
χ
χχ
χ=
==
=
(3)
где
χ
- магнитная восприимчивость вещества.
Влияние вещества на магнитное поле характеризуется также магнитной проницаемостью
µ
,
которая показывает, во сколько раз магнитное поле в веществе B меняется по отношению к
магнитному полю в вакууме B
0
:
µ
µµ
µ
=B/B
0
=
µ
µµ
µ
0
(H + J)/B
0
, (4)
где
µ
0
- магнитная постоянная, равная 4
π⋅
10
-7
Гн/м.
Безразмерные величины
χ
χχ
χ
и
μ
связаны между собой соотношением
µ
µµ
µ
=1+
χ
χχ
χ
(5)
В зависимости от знака магнитной восприимчивости
χ
χχ
χ
и значения магнитной проницаемости
µ
все вещества делятся на три группы:
1) диамагнетики
χ
χχ
χ
<0; 1-
µ
= 10
-6
...10
-8
);
2) парамагнетики
χ
χχ
χ
>0;
µ
-1 = 10
-4
...10
-7
);
3) ферромагнетики
χ
χχ
χ
>0;
µ
≈
10
3
...10
6
).
К диамагнетикам относятся вещества, молекулы которых не обладают магнитными момен-
тами (
МОЛ
p
!
= 0), т.е. в отсутствие внешнего магнитного поля орбитальные
∑
∑∑
∑
0
p
!
и спино-
вые
∑
∑∑
∑
S
p
!
моменты электронов взаимно скомпенсированы. При внесении диамагнетика во
внешнее поле он намагничивается против поля (
J
!
↑↓
0
B
!
), что объясняется явлением, полу-
чившим название "ларморова прецессия электронных орбит".
Наличие у электрона, вращающегося вокруг ядра, механического момента количества дви-
жения
[
[[
[]
]]
]
vm,rL
0
!!
!
=
==
=
делает его подобным волчку. Действительно, во внешнем магнитном
поле
0
B
!
на орбиту электрона, как на замкнутый контур с током, действует вращающий мо-
мент
[
[[
[
]
]]
]
00
B,pM
!
!
!
=
==
=
. Под действием этого момента электрон вместе с орбитой, подобно ме-
ханическому волчку, будет совершать прецессию,
т.е. получит дополнительное равномерное вращение,
при которой векторы
0
p
!
и
0
L
!
, имеющие всегда
противоположные направления, будут описывать с
постоянной угловой скоростью
ω
ωω
ω
L
=
eB
0
/2
m
конус
вокруг направления поля
0
B
!
(рис. 2).
Частота
ω
L
называется ларморовой частотой.
Обусловленное прецессией дополнительное замкну-
тое круговое движение электрона приводит к появ-
лению у него индуцированного (наведенного) маг-
нитного момента прецессии
n
p
!
, направленного все-
гда против поля
0
B
!
. Поэтому у диамагнетиков на-
магниченность
J
!
всегда направлена против вектора
0
B
!
, а магнитная восприимчивость
χ
- отрицательная
величина, не зависящая от температуры.
Диамагнетиками являются инертные газы, водород,
кремний, фосфор, золото и др.
Поскольку орбитальное движение электронов присуще всем атомам и молекулам, ларморова
прецессия возникает у всех веществ, находящихся во внешних магнитных полях в этом
смысле диамагнетизм универсален. Диамагнитный эффект может быть обнаружен лишь в
том случае, если он не подавляется более сильным парамагнитным эффектом.
Рис. 2
p
0
L
0
e
p
n
B
0
ω
ωω
ω
! !
J = χH (3)
где χ - магнитная восприимчивость вещества.
Влияние вещества на магнитное поле характеризуется также магнитной проницаемостью µ ,
которая показывает, во сколько раз магнитное поле в веществе B меняется по отношению к
магнитному полю в вакууме B0:
µ=B/B0=µ µ0(H + J)/B0, (4)
-7
где µ0 - магнитная постоянная, равная 4π⋅10 Гн/м.
Безразмерные величины χ и μ связаны между собой соотношением
µ=1+χ χ (5)
В зависимости от знака магнитной восприимчивости χ и значения магнитной проницаемости
µ все вещества делятся на три группы:
-6 -8
1) диамагнетики χ<0; 1-µ = 10 ...10 );
-4 -7
2) парамагнетики χ>0; µ-1 = 10 ...10 );
3 6
3) ферромагнетики χ>0; µ ≈ 10 ...10 ).
К диамагнетикам относятся вещества, молекулы которых не обладают магнитными момен-
! !
тами ( p МОЛ = 0), т.е. в отсутствие внешнего магнитного поля орбитальные ∑ p 0 и спино-
!
вые ∑ p S моменты электронов взаимно скомпенсированы. При внесении диамагнетика во
! !
внешнее поле он намагничивается против поля ( J ↑↓ B0 ), что объясняется явлением, полу-
чившим название "ларморова прецессия электронных орбит".
Наличие у электрона, вращающегося вокруг ядра, механического момента количества дви-
! ! !
жения L0 = [r , mv ] делает его подобным волчку. Действительно, во внешнем магнитном
!
поле B0 на орбиту электрона, как на замкнутый контур с током, действует вращающий мо-
!
[! !
]
мент M = p0 , B0 . Под действием этого момента электрон вместе с орбитой, подобно ме-
ханическому волчку, будет совершать прецессию,
т.е. получит дополнительное равномерное вращение,
! !
B0 ω при которой векторы p 0 и L0 , имеющие всегда
p0 противоположные направления, будут описывать с
e постоянной угловой скоростью ωL = eB0 /2m конус
!
вокруг направления поля B0 (рис. 2).
Частота ωL называется ларморовой частотой.
Обусловленное прецессией дополнительное замкну-
тое круговое движение электрона приводит к появ-
лению у него индуцированного (наведенного) маг-
!
нитного момента прецессии p n , направленного все-
!
pn гда против поля B0 . Поэтому у диамагнетиков на-
L0 !
магниченность J всегда направлена против вектора
!
B0 , а магнитная восприимчивость χ- отрицательная
Рис. 2 величина, не зависящая от температуры.
Диамагнетиками являются инертные газы, водород,
кремний, фосфор, золото и др.
Поскольку орбитальное движение электронов присуще всем атомам и молекулам, ларморова
прецессия возникает у всех веществ, находящихся во внешних магнитных полях в этом
смысле диамагнетизм универсален. Диамагнитный эффект может быть обнаружен лишь в
том случае, если он не подавляется более сильным парамагнитным эффектом.
