Одной из основных макроскопических характеристик веществ, кото




Скачать 257,5 Kb.
PDF просмотр
НазваниеОдной из основных макроскопических характеристик веществ, кото
страница1/21
Дата конвертации26.12.2012
Размер257,5 Kb.
ТипДокументы
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   21
Московский физико-технический институт
1. Диа- и парамагнетики
(государственный университет)
Одной из основных макроскопических характеристик веществ, кото-
рая используется для описания их магнитных свойств, является вектор
намагниченности M — суммарный магнитный момент единичного объёма
вещества. В ряде веществ между намагниченностью M и напряжённо-
стью магнитного поля H имеет место линейная зависимость:
M = χH,
(В.1)
где χ — магнитная восприимчивость единичного объёма вещества. Веще-
ства с отрицательной магнитной восприимчивостью (χ < 0) называют
диамагнетиками, а вещества с χ > 0 принадлежат к классу парамагнети-
ков.
Магнитные свойства твёрдых тел определяются поведением электро-
МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА
нов, входящих в состав атомов и молекул, из которых состоят эти тела.
Движение атомных электронов может быть количественно описано толь-
ко с помощью квантовой механики, хотя ряд правильных выводов может
быть сделан на основе классических соображений.
При внесении любого тела в магнитное поле в электронной оболочке
каждого его атома в силу закона электромагнитной индукции возникают
Лабораторные работы
индуцированные токи, т. е. добавочное круговое движение электронов,
№№ 4.13, 4.14, 4.15, 125, 128, 147
обусловленное прецессией электронных орбит относительно направления
внешнего магнитного поля. Эти токи создают индуцированный магнит-
ный момент, направленный противоположно внешнему магнитному по-
лю. Это проявление общефизического принципа Ле-Шателье–Брауна, со-
гласно которому всякая равновесная система при слабом внешнем воз-
действии ведёт себя так, чтобы уменьшить последствия этого воздей-
ствия (в электромагнетизме это называют правилом Ленца).
Отрицательная намагниченность, связанная с диамагнетизмом, обыч-
но невелика (χ
10−8 ÷10−4). В отсутствие внешнего поля атом (молеку-
ла) чистого диамагнетика не обладает магнитным моментом: магнитные
моменты электронов в атомах (молекулах) диамагнетиков взаимно ском-
пенсированы. В частности, это имеет место в атомах и молекулах с це-
ликом заполненными оболочками: в атомах инертных газов, в молекулах
водорода, азота.
Рассмотрим одну из электронных орбит атома. Пусть электрон с заря-
дом e и массой me движется со скоростью v по круговой орбите радиуса
r, а его орбитальный момент количества движения L лежит в плоскости
рис. В.1 и направлен под углом θ к некоторой оси z. С моментом импульса
L связан орбитальный магнитный момент µ , который направлен в про-
L
МОСКВА 2007
тивоположную сторону, поскольку заряд электрона отрицательный. При
3

включении магнитного поля с индукцией B, направленной вдоль оси z,
распределение заряда электрона, то расчёт показывает, что S = 2 π r2 ,
3
на атом начинает действовать механический момент
где r2 — средний квадрат расстояния электрона от ядра. Поэтому
N = µ × B,
µ0e2 r2
L
z
∆µ =
H.
L

6me
который перпендикулярен плоскости рис. В.1 и
B
Появление этого момента и приводит к намагничиванию вещества в на-
направлен от нас. Уравнение движения атома
правлении, противоположном полю, т. е. к диамагнетизму. Магнитный
будет иметь вид
ΩL
момент атома, содержащего Z электронов, находится суммированием
dL
магнитных моментов отдельных электронов:
= µ × B.
dt
L
Z
µ0e2H
Аналогичное хорошо известное в механике
µ
r2
L
ат = − 6m
i
.
e
уравнение описывает угловую прецессию волч-
i=1
ка. В нашем случае это уравнение описывает
θ
Сумму можно заменить произведением Z a2 , где a2 — средний квад-
прецессию электронной орбиты с угловой ча-
рат расстояния электронов от ядра. Тогда
стотой
PSfrag replacements
µ B
µ0e2 a2 Z
Ω = L
µат = −
H.
L
r
L
v
6me
и направленной вдоль магнитного поля. По-
Умножив полученное выражение на число атомов n в единице объёма,
скольку L = m
получим намагниченность M :
evr, а µ
= 1 evr, то
L
2
∆µL
e
µ0e2 a2 nZ
Ω =
B.
µ
M = nµат = −
H.
L
l
2m
6m
e
e
Магнитная восприимчивость
Эта частота называется ларморовой угловой ча-
стотой. Следует отметить, что ни направление,
M
µ0e2 a2 nZ
χ =
=
.
ни величина ларморовой угловой частоты не за-

Рис.
В.1.
Прецессия
H
6me
висят от угла θ.
электронной «орбиты» в
магнитном поле
Положив a ≈ 10−10 м, n ≈ 5·1028 м−3, получим, что
Прецессия электронной орбиты приводит к
дополнительному вращению электрона вокруг
χ ≈ −10−6Z.
поля B, налагающемуся на его орбитальное движение. Это дополнитель-
Эта оценка находится в хорошем согласии с экспериментальными резуль-
ное движение эквивалентно замкнутому току ∆i в плоскости, перпенди-
татами.
кулярной вектору B:
Из полученного выражения для магнитной восприимчивости диамаг-
eΩ
e2
нетиков следует, что она не зависит ни от температуры, ни от величины
∆i = −
L = −
B.

4πm
напряжённости поля и растёт пропорционально порядковому номеру эле-
e
мента.
Этот ток создаёт магнитный момент
Диамагнитный эффект свойствен всем веществам (независимо от то-
e2S
µ
го, имелся ли у атома собственный магнитный момент или нет, и как он
0 e2S
∆µ = ∆i
B =
H,
был ориентирован), однако у некоторых веществ он перекрывается бо-
L
· S = −

4πme
4πme
лее сильным парамагнитным эффектом. В отличие от диамагнетизма
где S — площадь контура, который описывает электрон в результате пре-
парамагнетизм характерен для веществ, частицы которых (атомы, ио-
цессии вокруг поля B. Если рассматривать сферически симметричное
ны, молекулы) обладают собственным магнитным моментом в отсутствие
4
5
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   21

Похожие:

Одной из основных макроскопических характеристик веществ, кото iconДовідник кваліфікаційних характеристик професій працівників
З метою приведення кваліфікаційних характеристик професій працівників, що є загальними для всіх видів економічної діяльності, у відповідність...
Одной из основных макроскопических характеристик веществ, кото iconПредисловие, перевод с тибетского   и комментариии Бориса Загумённова 
Великий Цонкапа (1357-1419) основатель одной из четырёх основных школ тибетского 
Одной из основных макроскопических характеристик веществ, кото iconМетодические рекомендации по организации работы с родителями учащихся по профилактике наркомании в целях ее предупреждения распространения в образовательных учреждениях
Массовое потребление психоактивных веществ в молодежной среде, в том числе потребление наркотиков остается одной из острейших проблем...
Одной из основных макроскопических характеристик веществ, кото iconУрок физики в 10-м классе по теме: «Газовые законы»
Цель урока: обобщение зависимости трех макроскопических параметров (P,V,T) для идеального газа
Одной из основных макроскопических характеристик веществ, кото iconУрок рассчитан на 1 ч 20 мин. П л а н Представление команд. Конкурс «Знатоки»
Развитие познавательного интереса учащихся к предмету химии; обобщение, закрепление и систематизация знаний учащихся об основных...
Одной из основных макроскопических характеристик веществ, кото iconТематическое планирование по химии. 11 Класс
Химический элемент. Изотопы. Закон сохранения массы веществ, закон сохранения и превращения энергии, закон постоянства состава. Классификация...
Одной из основных макроскопических характеристик веществ, кото iconТарифное регулирование в Ростовской области в 2011 году
В целях создания на территории Ростовской области условий для экономического роста и инвестиционной привлекательности региона одной...
Одной из основных макроскопических характеристик веществ, кото iconТема 3: Состояние макроскопических тел в термодинамике. Газовые законы
Цель: познакомить учащихся с макропараметрами. Записать ур-ие Менделеева-Клапейрона, проанализировать его. Составить таблицу газовых...
Одной из основных макроскопических характеристик веществ, кото iconИнтернет-технологии
В статье рассмотрен опыт первого российского краудсорсингового проекта, в ходе кото
Одной из основных макроскопических характеристик веществ, кото iconПрограмма учебной дисциплины История экономических учений Рекомендуется для направления (ий) подготовки (специальности (ей) ) 080100. 62 «Экономика»
Дать студентам четкое представление об основных этапах и закономерностях развития мировой экономической мысли, интеллектуальной биографии...
Разместите кнопку на своём сайте:
zakon.znate.ru


База данных защищена авторским правом ©zakon.znate.ru 2012
обратиться к администрации
Zakon
Главная страница