ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
2 С микроскопической точки зрения парамагнетики – это вещества,
атомы и молекулы которых в отсутствие внешнего магнитного поля обла-
дают магнитными моментами, т.е. являются магнитными диполями.
В отсутствие внешнего магнитного поля магнитные моменты атомов
парамагнетика вследствие теплового движения, ориентируются беспоря-
дочно, поэтому суммарный магнитный момент атомов равен нулю.
При наличии магнитного поля магнитные моменты ориентируются
преимущественно по полю, в результате чего возникает намагниченность (Изменение ориентации маг-
нитных моментов атомов происходит только при столкновениях атомов друг с другом). Интенсивность
намагничивания пропорциональна намагничивающему полю B
0
и обратно пропорциональна температу-
ре парамагнетика Т: тепловое движение оказывает на магнитные диполи дезориентирующее действие.
Заметим, что в парамагнетиках наряду с поворотом электронных орбит имеет место и прецессия
орбит, т.е. на парамагнитный эффект накладывается диамагнитный эффект. Парамагнитный эффект,
как правило, перекрывает диамагнитный, поэтому в парамагнетиках внутреннее магнитное поле уси-
ливает внешнее поле.
Классическая теория парамагнетизма была развита П. Ланжевеном (Франция) в 1905 г.
Парамагнетизм свободных электронов (парамагнетизм Паули).
Электронный газ благодаря наличию спиновых магнитных моментов является парамагнитным. В
магнитном поле собственные магнитные моменты электронов ориентируются преимущественно, по
полю, создавая тем самым определенную намагниченность. С классической точки зрения в намагни-
чивании должны принимать участие все свободные электроны. Это означает, что восприимчивость
электронного газа должна зависеть от температуры. Опыт, однако, показывает, что восприимчивость
электронного газа (в металлах) практически не зависит от температуры и, кроме того, значительно
меньше того значения, которое предсказывает классическая теория. Дело, однако, в том, что пара-
магнетизм свободных электронов – эффект квантовый.
Как известно, все глубокие энергетические уровни зоны проводимости металлов заполнены парами
электронов с противоположно направленными спинами. Частично или полностью свободные уровни
имеются только вблизи уровня Ферми и выше уровня Ферми. Электрон, изменяющий ориентацию сво-
его спина, должен покинуть уровень, который он до этого занимал (в противном случае на этом уровне
окажутся два электрона с одинаково направленными спинами – принципом Паули это запрещено). Для
перехода на новый уровень требуется энергия. Та энергия, которую электроны получают при включе-
нии магнитного поля, невелика. Это приводит к тому, что переходят на новые энергетические уровни и
ориентируют свои магнитные моменты по полю лишь электроны, заполняющие уровни вблизи уровня
Ферми. Подавляющее же большинство электронов не меняет ориентации своих моментов и не вносит
вклада в намагниченность. Вот почему парамагнитная восприимчивость электронного газа невелика.
Поскольку уровень Ферми почти не зависит от температуры, практически от температуры не зависит и
восприимчивость электронного газа
11 ФЕРРОМАГНЕТИЗМ
1 Ферромагнетики – вещества, способные намагничиваться очень сильно (внутреннее поле в таких
веществах может в 10
2
…10
6
раз превышать внешнее магнитное поле)
.1,0 >>
µ
>>
χ
Ферромагнетиками являются Fe, Co, Ni, Gd, сплавы и соединения этих элементов, а также некото-
рые сплавы и соединения Mn и Cr с неферромагнитными элементами, например MnAlCu, MnBi, CrTe и
др.
Ферромагнетики, кроме способности сильно намагничиваться, обладают рядом свойств, сущест-
венно отличающих их от других магнетиков.
А. Нелинейная зависимость намагниченности J
r
, а, следовательно, и индукции результирующего
поля B
r
от намагничивающего внешнего поля
0
B
r
.
Рис. 21
J
0
B
0
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 21
- 22
- 23
- 24
- 25
- …
- следующая ›
- последняя »
