Магнитните моменти на електроните и атомите
Като се има предвид влиянието на магнитно поле върху проводниците на тока в движещите се заряди, ние не се интересуват от процесите, които протичат в веществото. Имоти считат официално среда чрез магнитна проницаемост m. За да се разбере свойствата на магнитен носител и тяхното влияние върху магнитната индукция, е необходимо да се вземе предвид ефекта на магнитното поле на атомите и молекулите на материята.
Опитът показва, че всички вещества са поставени в магнитно поле магнитизирана. Ние считаме, че причината за това явление по отношение на структурата на атоми и молекули, базирайки хипотеза ампера (вж. § 109), съгласно което тяло има някакви микроскопични токове, причинени от движението на електроните в атоми и молекули.
За качествен обяснение на магнитните явления с достатъчно приближение може да се предположи, че електрона се движи в кръгова орбита атом. Електрон движат по една от орбитите еквивалент кръгъл ток, така че има орбитален магнитен момент (вж. (109.2)) ч = ISN, модула на който
където I = ev- тока, V - скорост на електронния орбита, S - площ на орбита. Ако електронът се движи в посока на часовниковата стрелка (фиг. 187), а след това на ток е обратно на часовниковата стрелка и вектор часа следобед. (Според правило дясната винт) е насочена перпендикулярно на равнината на орбитата на електрони, както е показано на фиг.
От друга страна, на орбита електрон LE има механичен момент на инерция, която, според модула (19.1)
където V = 2pvr, PR = 2 S.Vektor Le (посока се определя също от правилото за дясна ръка винт) нарича орбитален ъглов момент на електрон.
Фиг. 187 От това следва, че посоки ч и Lc са противоположни, така, с оглед на експресията (131.1) и (131.2), получаваме
наречен жиромагнитен коефициент на орбитален ъглов импулси (прието да пиша със знака "-" показва, че моментите, в противоположни посоки). Това съотношение се определя от универсална константа е еднакъв за всеки орбита, въпреки че за различни стойности на V и орбити rrazlichny. Формула (131.4), получени за кръгова орбита, но също така е валидно за елиптични орбити.
Опитно определяне на жиромагнитен коефициент на проведе в Einstein експерименти и де Haas * (1915), който наблюдава върти свободно окачен на фин кварц нишка железен прът, когато е намагнетизирана в външно магнитно поле (в соленоид намотка променлив ток с честота, равна на честотата на усукване колебанията на пръта) , В проучването на принудени усукване трептения на пръта се определя от жиромагнитен коефициент, който е установено, че - (е / т) .Such начин знак носители, които определят молекулните токове съвпадат със знака на заряда на електрона и жиромагнитен коефициент е два пъти по-голям от въведения преди това стойност г (вж. (131.4)). За да се обясни този резултат, който имаше голямо значение за по-нататъшното развитие на физиката, това е било предложено, а по-късно показа, че в допълнение към орбиталните моменти (виж. (131.1) и (131.2)) разполага със собствена механична електрон ъглов момент Les. наречен спин. Смятало се, че се дължи на спина на въртене на електрона около оста си, което доведе до редица противоречия. Сега е установено, че спина на електрона е присъщо свойство на подобен заряд и неговата маса. Les електронно Сервиз съответства на собствени (спин) магнитен момент RMS. Les пропорционална и насочена в обратна посока:
GS Стойността се нарича жиромагнитен коефициент на моменти на въртене.
Projection вътрешен магнитен момент в посоката на вектора B може да получи само една от следните две стойности:
където Н = Н / (2p) (ч - константата на Планк) тВ Магнетон на Бор, която е единица за магнитен момент на електрона.
Като цяло, магнитния момент на електрона сумата от орбитален и се върти, магнитни моменти. Магнитния момент на атома, следователно, сумата на магнитните моменти на своя съставка (причинена от магнитните моменти на протоните в ядрото на входящи и неутрони) електрони, и магнитния момент на ядрото. Въпреки това, магнитните моменти на ядрата в хиляди пъти по-малки от магнитните моменти на електроните, така че те да бъдат пренебрегнати. Така общата магнитния момент на атом (молекула) RA равна на вектор сумата на магнитните моменти (спин и орбитални) извън атом (молекула) електрони:
За пореден път привлече вниманието към факта, че при разглеждане на магнитните моменти на електрони и атоми, ние използвахме класическата теория, а не като се вземат предвид ограниченията, наложени на движението на електроните от законите на квантовата механика. Все пак, това е в противоречие с резултатите, получени, тъй като за допълнително обяснение на намагнитване същество само вещества, които имат магнитен момент на атомите.
Диа- и парамагнетизъм
Всеки вещество е магнит, т. Е. Тя може да се сдобие с магнитен момент се дължи на магнитното поле (магнитизирана). За да се разбере механизма на това явление е необходимо да се вземе предвид ефекта на магнитното поле на движещите се електрони в атома.
За по-голяма простота, да приемем, че един електрон в атома се движи по кръгова орбита. Ако електрон орбита е ориентирана по отношение на произволен вектор във времето, образувайки (фиг. 188) ъгъл с него, той може да докаже, че става въпрос в движение около V, в която магнитен момент вектор ZM. поддържане на постоянен ъгъл, се върти около вектор V с определена ъглова скорост. Подобно искане в механиката се нарича прецесия. Придвижи напред по отношение на вертикалната ос, минаваща през центъра на въртене, прави, например, най-добре с кола при намаляване на скоростта.
Така електрона орбитален на атом от външно магнитно поле извърши прецесионния движение, което е еквивалентно на кръгов ток. Тъй като микроток се индуцира чрез външно магнитно поле, съгласно правило на Ленц, съществува атом компонент на магнитно поле, насочено срещу на външното поле. Индуцираните магнитни полета атоми (молекули) се добавят и образуват магнитно поле самостоятелно вещество, което отслабва външно магнитно поле. Този ефект се нарича диамагнитната ефект, вещество, намагнетизирана в външно магнитно поле е противоположна на посоката на полето, наречен диамагнитната.
При липса на външно магнитно поле, диамагнитен немагнитен, като в този случай, магнитните моменти на електроните са взаимно компенсирани и общо магнитния момент на атома (тя е равна на вектор сумата на магнитните моменти (спин и орбитални), съставляващи електрон атом) е нула. За много метали са диамагнитната (например, Bi, Ag, Au, Cu), повечето органични съединения, смоли, въглерод, и т. D.
Тъй като ефектът се дължи на диамагнитната ефект на външното магнитно поле на електроните на атома вещество, на диамагнетизъм характеристика за всички вещества. Въпреки това, има парамагнитни и диамагнитно вещества, заедно с - веществото магнитно поле в магнитно поле в посока на полето.
В парамагнитни вещества в отсъствието на външно магнитно поле, магнитните моменти на електроните не неутрализират взаимно и атоми (молекули) парамагнитни винаги има магнитен момент. Въпреки това, поради топлинно движение на молекулите, техните магнитни моменти са ориентирани на случаен принцип, така парамагнитен вещество магнитни свойства не притежават. При извършване на парамагнитен вещество в външно магнитно поле определя преференциално ориентация на магнитните моменти на атомите на терена (ориентация позволява пълна термична движение на атома). По този начин, с парамагнитен се намагнитва да създадат свое собствено магнитно поле, което съвпада с посоката на външното поле и го усилва. Този ефект се нарича парамагнитен. С отслабването на външното магнитно поле до нула ориентация на магнитните моменти поради топлинно движение и се разрушават е демагнитизират парамагнитен. Чрез парамагнитен вещество са редкоземни елементи, Pt, A1, и така нататък. Г. диамагнитно ефект се наблюдава при парамагнитни материали, но тя е много по-слаба, отколкото спин и затова остава невидим.
От разглеждането на парамагнетизъм явление предполага, че неговата обяснение съвпада с обяснение на ориентация (дипол) поляризация на диелектрици с полярни молекули (вж. § 87), само на електрически момента на атома в случай на поляризацията трябва да се заменя с магнитен момент на атомите в случай на намагнитване.
Обобщавайки качествено разглеждане ДНК и парамагнетизъм, отново ние се отбележи, че всички атоми са местни вещества диамагнитно свойства. Ако магнитния момент на атомите е голям, парамагнитни свойства преобладават над диамагнитната и веществото е парамагнитен; Ако магнитния момент на атомите е малък, диамагнитната свойства преобладават и материалът е диамагнитната.
Свързани статии