Физика. Электричество и магнетизм. Барсуков В.И - 112 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Спиновый магнитный момент характеризует собственное магнитное поле электрона. На расстоянии
это поле подобно полю контура с током. Во внешнем магнитном поле на спиновый магнитный момент
mS
р
r
действует вращательный момент.
Спином и спиновым магнитным моментом обладают не только электроны, но и многие другие эле-
ментарные частицы. Отношение модулей спинового магнитного момента и спина электрона называется
спиновым гиромагнитным отношением
электрона
s
s
ms
g
L
p
=
. (4.4.8)
Измерения показали, что
m
e
g
s
=
, (4.4.9)
т.е. спиновое гиромагнитное отношение в два раза больше орбитального гиромагнитного отношения.
Из (4.4.8) и (4.4.9)
.
sms
L
m
e
p
=
(4.4.10)
Найденное Эйнштейном, де Гаазом и Барнеттом значение гиромагнитного отношения совпадает со
спиновым гиромагнитным отношением. Следовательно, магнетизм железа обусловлен не орбитальны-
ми, а спиновыми магнитными моментами.
Спин в СИ измеряется в Дж·с, спиновый магнитный момент – в Дж/Тл.
Спин электрона равен ……
L
S
= 0,53·10
–34
Дж·с;
спиновый магнитный момент ……
р
mS
=
0,927·10
–23
Дж/Тл.
Величина спинового магнитного момента электрона, т.е. 0,927·10
–23
Дж/Тл принимается за единицу
измерения магнитных моментов атомов и называется магнетоном Бора.
4. Таким образом, магнитный момент атома складывается из орби- тальных и спиновых магнитных
моментов всех электронов атома, а также из спиновых моментов входящих в состав атомного ядра про-
тонов и нейтронов.
Спины электронов, протонов и нейтронов по абсолютной величине одинаковы. Что касается спино-
вых магнитных моментов, то у протонов и нейтронов они значительно меньше, чем у электронов (при
нахождении
mS
р
r
протона в (4.4.10) нужно подставлять массу протона, которая почти в 2000 раз больше
массы электрона). Поэтому магнитным моментом ядра можно пренебречь.
4.5. ДИАМАГНЕТИЗМ
Все вещества в магнитном отношении делятся на диамагнетики, парамагнетики и магнетики с упо-
рядоченной магнитной структурой – ферро -, антиферро- и ферримагнетики.
С макроскопической точки зрения диамагнетики – это вещества, имеющие отрицательную магнит-
ную восприимчивость и меньшую единицы магнитную проницаемость χ < 0, µ < 1.
Диамагнетиками являются инертные газы, многие органические соединения, некоторые металлы
(Bi, Zn, Au, Cu, Ag, Hg), смолы, молекулярный водород, стекло, мрамор и др.
Вектор намагниченности в диамагнетиках антипараллелен на-магничивающему полю
0
В
r
, поэтому
результирующее поле в диамаг-нетиках
В
r
всегда слабее внешнего поля
0
В
r
.
Восприимчивость диамагнетиков не зависит от температуры и на- магничивающего поля (в не
очень сильных полях) и весьма мала по величине. Так, у меди χ = –0,84·10
–7
, у висмута χ = –1,7·10
-4
.
Вектор намагниченности диамагнетиков пропорционален намагни-
чи-вающему внешнему полю
0
В
r
. На рисунке 4.10 изображён график за-
висимости
J
x
от
B
0
x
(
J
x
и
B
0
x
– проекции векторов
0
и
BJ
r
r
на ось
х
, на-
правленную по вектору
0
В
r
).
С микроскопической точки зрения диамагнетики – это вещества, со-
стоящие из атомов и молекул, магнитные моменты которых (сумма орби-
тальных и спиновых моментов) в отсутствие внешнего поля равны нулю.
Рассмотрим механизм намагничивания диамагнетиков.
Атомный диамагнетизм
(
диамагнетизм связанных электронов
). Во внешнем магнитном поле в
каждом атоме диамагнетика индуцируется магнитный момент, направленный против поля. Индуциро-
Рис. 4.10
J
x
B
0
x

Страницы