A mágneses momentuma az elektronok és atomok
Figyelembe véve a hatását a mágneses mező a vezetőket az áram a mozgó töltésekre nem vagyunk érdekeltek a folyamatok zajlanak az anyagban. Tulajdonságok tekinthető hivatalosan környezet keresztül mágneses permeabilitása m. Annak érdekében, hogy megértsük a tulajdonságait a mágneses adathordozó és ezek hatása a mágneses fluxussűrűség, meg kell vizsgálni a hatását a mágneses tér az atomok és a molekulák az anyag.
A tapasztalat azt mutatja, hogy az összes anyagot helyezünk egy mágneses mező mágnesezett. Úgy véljük, az oka ennek a jelenségnek a szerkezet tekintetében az atomok és molekulák, alapozza hipotézist Amper (lásd. § 109), amely szerint a test van olyan mikroszkopikus áramok okozta elektronok mozgásának atomok és molekulák.
A kvalitatív magyarázatot a mágneses jelenségek elegendő közelítés abból lehet kiindulni, hogy az elektron mozog körkörös pályák atom. Egy elektron mentén mozgó egyik pályája egyenértékű kör aktuális, így azt orbitális mágneses pillanat (lásd. (109,2)) pm = ISN, a modulusa, amely
ahol I = ev- áramerősség, v - sebesség a elektron pályája, S - területe a pályára. Ha az elektron mozog az óramutató járásával megegyező irányban (ábra. 187), akkor az aktuális az óramutató járásával ellentétes, és a vektor Pm. (Szerint a jobbmenetes csavar szabály) irányul síkjára merőlegesen az elektron pályája ábrán látható.
Másrészt, a keringő elektron LE van egy mechanikus impulzusnyomatékhajtómű, amely szerint a modul (19.1)
ahol v = 2pvr, pr = 2 S.Vektor Le (annak irányát is meghatározzák a jobbkezes csavar szabály) nevű orbitális szögmomentummal elektron.
Ábra. 187 Ebből következik, hogy az irányokat pm és LC szemben, így, mivel az expresszió (131,1) és (131,2), megkapjuk
az úgynevezett giromágneses aránya az orbitális impulzusmomentumok (szokásos, hogy írjon a „-” jel azt jelzi, hogy a pillanatok ellentétes irányban). Ez az arány határozza meg az egyetemes állandó azonos minden pályára, bár eltérő értékek v és kering rrazlichny. Képlet (131,4) származik a körpálya, de ez is érvényes a fØle.
Kísérleti meghatározása a giromágneses aránya tartott Einstein kísérletek és de Haas * (1915), aki megfigyelt forgatása szabadon felfüggesztett szuperfinom kvarc izzószál vasrudat amikor felmágnesezünk egy külső mágneses mező (a szolenoid tekercs váltakozó árammal frekvenciája egyenlő a frekvenciáját a torziós rezgések a rúd) . Abban a vizsgálatban, kényszerített torziós rezgések a rúd úgy határoztuk meg, a giromágneses aránya, amelyről megállapították, hogy - (e / m) .Such irányba jel hordozók, amelyek meghatározzák a molekuláris áramok egybeesik a jele a töltés az elektron, és a giromágneses aránya kétszerese volt nagyobb, mint a korábban megadott értéket g (vö. (131,4)). Megmagyarázni ezt az eredményt, amely nagy jelentőségű a további fejlesztése a fizika, azt javasolták, később kimutatták, hogy amellett, hogy az orbitális pillanatok (lásd. (131,1) és (131,2)) saját mechanikai elektron perdület Les. spin. Azt hitték, hogy mivel a spin az elektron forgása saját tengelye körül, ami ahhoz vezetett, hogy számos ellentmondás. Ma már megállapítható, hogy a spin az elektron egy jellemző tulajdonsága, mint a töltés és a tömege. Les elektron spin felel meg a saját (spin) mágneses momentummal effektív. Les arányos és irányította az ellenkező irányba:
Az érték gs nevezzük giromágneses aránya a spin pillanatokat.
Projection intrinsic mágneses pillanatban az irányt a B vektor kaphat csak az alábbi két érték:
ahol h = h / (2p) (h - Planck állandó), mB Bohr magneton, amely az egység a mágneses momentuma az elektron.
Általában a mágneses momentuma az elektron összege orbitális és spin mágneses momentuma. A mágneses momentuma az atom, ezért, az összeget a mágneses pillanatok alkotó (által okozott mágneses momentumát protonok a sejtmagban a bejövő és neutronok) elektronok és a mágneses momentuma a sejtmagba. Azonban a mágneses momentumát magok ezerszer kisebb, mint a mágneses momentuma az elektronok, így elhanyagolják. Így a teljes mágneses momentuma az atom (molekula) RA egyenlő a vektor összege a mágneses pillanatok (spin és pálya) kívül az atom (molekula) elektronok:
Ismét felhívjuk a figyelmet arra a tényre, hogy ha figyelembe vesszük a mágneses momentuma az elektronok és atomok, használtuk a klasszikus elmélet, hogy nem veszi figyelembe a korlátozásokat vezettek be a elektronok mozgása a kvantummechanika törvényei. Azonban, ez ellentétes a kapott eredményeket, mivel egy további magyarázatot mágnesezettségi lényegében csak olyan anyagok, amelyek mágneses momentuma az atomok.
Dia- és paramágnesesség
Minden anyag egy mágnes, t. E. szerezhet mágneses momentum miatt a mágneses mező (mágnesezett). Ahhoz, hogy megértsük a mechanizmus ez a jelenség meg kell vizsgálni a hatását a mágneses tér a mozgó elektronok az atom.
Az egyszerűség kedvéért tételezzük fel, hogy az elektron az atom mozog egy kör alakú pályán. Ha a elektron pályája van tájolva, egy tetszőleges vektor időben, amely egy (ábra. 188) szöget vele, ez bizonyítja, hogy nem jön egy mozgást az egész V, amelynél a mágneses momentum vektor zm. fenntartása állandó szög, körül forog a vektor V egy bizonyos szögsebességgel. Az ilyen mozgás mechanika hívják precesszió. Precessziós mozgást függőleges tengely körül áthaladó támaszpont teszi, például egy felső hajtás lassítás közben.
Így, az elektron orbitális egy atom egy külső mágneses mező végre egy precessziós mozgás, amely egyenértékű az egy kör alakú áramnak. Mivel a mikroáram indukálja egy külső mágneses mező szerint Lenz-szabály, van az atom összetevője a mágneses mező ellentétes irányú külső területen. Az indukált mágneses tereket alkotó atomok (molekulák) adunk hozzá, és így olyan mágneses önálló mező anyag, amely gyengíti a külső mágneses mező. Ezt a hatást nevezzük a diamágneses hatást, egy anyag mágnesezett egy külső mágneses mező irányával ellentétes irányban a mező, az úgynevezett diamágneses.
Hiányában egy külső mágneses mező, diamágneses nemmágneses, mint ebben az esetben, a mágneses momentumát az elektronok kölcsönösen kompenzált, és a teljes mágneses momentuma az atom (ez egyenlő a vektor összege a mágneses pillanatok (spin és pálya) alkotó elektron atom) nulla. Sok fémek diamágneses (például, Bi, Ag, Au, Cu), a legtöbb szerves vegyületeket, gyantákat, szén, és a t. D.
Mivel a hatás annak köszönhető, hogy a diamágneses hatása a külső mágneses mező a atomok elektronjainak anyag, a diamágnesesség jellemző összes anyagra. Vannak azonban olyan paramágneses és diamágneses anyagokat, valamint - az anyag mágnesezve egy külső mágneses mező a villamos tér irányában.
A paramágneses anyagok hiányában egy külső mágneses mező, a mágneses momentumát az elektronok nem semlegesítik egymást, és az atomok (molekulák) paramágneses mindig van egy mágneses pillanatban. Azonban, mivel a termikus mozgás a molekulák, mágneses nyomatékok orientált véletlenszerűen, így paramágneses anyag mágneses tulajdonságokkal nem rendelkeznek. Amikor így a paramágneses anyag egy külső mágneses mező beállítja a preferenciális orientációjának a mágneses pillanatok az atomok a pályán (orientáció megakadályozza körű termikus mozgást az atomok). Így a paramágneses mágnesezünk, hogy saját mágneses tere, amely egybeesik az irányt a külső tér és erősíti azt. Ezt a hatást nevezzük paramágneses. A gyengülő külső mágneses mező nullára tájékozódás a mágneses momentum miatt hőmozgás és megzavarta lemágneseződik paramágneses. A paramágneses anyag a ritkaföldfémek, Pt, A1, és így tovább. D. A diamágneses hatás figyelhető meg a paramágneses anyagok, de ez sokkal gyengébb, mint a spin, és ezért láthatatlan marad.
Vizsgálatából paramágnesesség jelenség arra utal, hogy a magyarázat egybeesik a magyarázata az orientációs (dipól) polarizációja dielektrikumok poláris molekulái (lásd. 87. §), csak az elektromos pillanatában atomok esetében a polarizációs kell cserélni egy mágneses momentuma atomok esetében mágnesezettség.
Összegezve minőségi szempont DNS- és paramágnesesség, ismét azt látjuk, hogy minden atom natív anyagok diamágnesesek tulajdonságait. Ha a mágneses nyomaték az atomok nagy, a paramágneses tulajdonságai vannak túlsúlyban a diamágneses és az anyag paramágneses; Ha a mágneses pillanata atomok kicsi, a diamágneses tulajdonságai vannak túlsúlyban, és az anyag diamágneses.