Магнитное поле в веществе. Магнитный момент атома. Магнитная проницаемость вещества. Современное объяснение диа-, пара- и ферромагнетизма.

Магнитные свойства вещества зависят от магнитных свойств его атомов и молекул.

Атом это система заряженных частиц, находящихся в движении и ,следовательно, способных создавать собственное магнитное поле. Так орбитальное вращение электронов можно рассматривать как замкнутый ток, характеризуемый магнитным моментом.

 

Орбитальный магнитный момент – это физическая величина, равная

Момент атома складывается из векторной суммы орбитальных и

спиновых магнитных моментов:

Что же произойдет, если атом вещества поместить в магнитное поле?

Первое, что стоит отметить, так это то, что внешними силами изменить взаимное расположение орбит весьма затруднительно. Их ориентация относительно друг друга определяется магнитным квантовым числом. Но магнитное поле, тем не менее, будет действовать на движущиеся заряды атомов. Возможны варианты;

Второе. Существует принцип Паули, по которому в атоме не могут быть даже два электрона с одинаковым набором квантовых чисел

1) возможна ориентация атома как целого, так что его магнитный момент повернётся по полю.

2) изменяется период (частота) обращения на орбитах. Возникающий дополнительный магнитный момент будет направлен против индукции поля, его порождающего.

3) Выразим магнитный момент атома:

оборотов по орбите

за 1с. i=e Тогда . Спиновый магнитный момент .

Момент импульса электрона на орбите Отношение = постоянно для всех орбит. Это означает, что результаты для одного атома могу быть распространены на все.

4). Магнитные свойства вещества удобно характеризовать вектором намагничения: , --магнитный момент единицы объёма вещества. Размерность -

5).По принципу суперпозиции:

6).Введём величину – напряженность магнитного поля Н: - магнитная постоянная.

Размерность . Здесь . Поле , таким образом, зависит и от и от

Запишем эту зависимость в одной размерности: + = (1+ ) .Тогда:

где магнитная проницаемость вещества, она показывает во сколько раз магнитное поле в присутствии вещества больше, чем магнитное поле в вакууме:

Типы веществ:(формальная классификация):

1. В результате эксперимента может быть получена

Такие вещества – диамагнетики. Например, золото, серебро, сера, фосфор.

2. В результате эксперимента может быть получена

Такие вещества – парамагнетики. Например, щелочные металлы и кислород.

3. В результате эксперимента может быть получена

Такие вещества – ферромагнетики. Например, железо, кобальт, никель.

Вспомним: , .