Магнітні властивості атома. Парамагнетики, Діамагнетики

Відомо, що атоми складаються із ядер та електронів. Електрони в атомах рухаються за круговими орбітами. Через площадку, що розміщена в довільній точці на шляху електрона, за одиницю часу переноситься заряд l ν , де l — заряд електрона; а ν — кількість обертів за секунду (частота).

Відповідно електрон, що рухається по орбіті, утворює круговий струм Ι = eν . Оскільки заряд електрона негативний, то напрямок його руху й напрямок струму протилежні. Тоді магнітний момент струму, що створюється електроном струму, дорівнюватиме (див. (4.24)).

де r — радіус орбіти електрона. Добуток 2πrν надає швидкість руху електрона v , тому можна написати магнітний момент у вигляді.

Момент (4.71) зумовлений рухом електрона по орбіті, тому його називають орбітальним магнітним моментом електрона. Напрямок вектора Pm утворює з напрямком струму правогвинтову систему.

Електрон, що рухається по орбіті, має момент імпульсу.

де me — маса електрона. Вектор L називають орбітальним механічним моментом електрона. Він утворює з напрямком руху електрона правогвинтову систему. Рух електрона нагадує рух дзиґи. Таке обертання електрона лежить в основі так званих гіромагнітних, або магнітомеханічних явищ, за яких намагнічування магнетика призводить до його обертання, і навпаки, обертання магнетика викликає його намагнічування.

Крім орбітального магнітного моменту, електрон в атомі має власний механічний момент імпульсу, який називають спином електрона, і власним магнітним моментом, що відповідає спину. Результуючий магнітний момент атома утворюється в результаті додавання векторів магнітних моментів усіх елементарних частинок, що містяться в атомі.

Атомний магнетизм зумовлений не лише обертанням електронів по орбіті й навколо власних осей, а й магнітним моментом ядра. Але магнітний момент ядра порівняно з магнітним моментом електрона невеликий, і ними переважно можна знехтувати.

Магнітні властивості речовини загалом визначаються сумою
магнітних моментів атомів; у разі поєднання орбітальних і спінових магнітних моментів може статись їх повна компенсація. Тоді результуючий магнітний момент атома дорівнюватиме нулю. Якщо повної компенсації не має, то атом матиме постійний магнітний момент.

Речовини, атоми яких не мають магнітного моменту, називаю діамагнітними. Речовини, атоми яких мають сумарний магнітний момент, можуть бути або парамагнетиками, або феромагнетиками, залежно від величини магнітного моменту.

У діамагнітних матеріалах, які розміщені в зовнішньому магнітному полі, виникає намагніченість і власне магнітне поле, що спрямоване назустріч зовнішньому полю. У молекулах діамагнітних речовин результуючі орбітальні та спинові магнітні моменти дорівнюють нулю.

Якщо розмістити парамагнетик в зовнішньому магнітному полі, то його орбітальні й спинові магнітні моменти атомів орієнтуються щодо зовнішнього поля так, що власне поле парамагнетика підсилює зовнішнє магнітне поле. Тому магнітна сприйнятність парамагнетиків позитивна, а діамагнетиків-негативна.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *