Магнитный момент атома

Объяснение пара- и диамагнетизма

Чтобы разобраться в магнитных свойствах веществ, поговорим о магнитном моменте атома.

Атомы состоят из ядер и электронов. В полуклассической теории считается, что электроны в атоме двигаются по круговым орбитам. Круговое движение заряда е с частотой создает силу тока и магнитный момент (S – площадь кругового тока). Он направлен перпендикулярно плоскости орбиты, его называют орбитальным магнитным моментом.

Кроме орбитального момента, как установила квантовая теория, у электрона есть собственный (спиновый) магнитный момент. Его величина одинакова у всех электронов.

Магнитный момент ядер атомов в тысячи раз меньше магнитного момента электронов, так что его можно не учитывать.

Магнитный момент атома складывается из орбитальных и спиновых моментов всех электронов.

Все атомы и молекулы можно разделить на два класса:

· те, у которых суммарный магнитный момент электронов равен нулю (в отсутствие магнитного поля). Эти вещества являются диамагнетиками. В частности, это имеет место в атомах и молекулах с целиком заполненными электронными оболочками, например в атомах инертных газов, в молекулах водорода, азота.

· те, у которых суммарный магнитный момент электронов отличен от нуля нулю (в отсутствие магнитного поля). Эти вещества являются парамагнетиками (а при температурах ниже точки Кюри – ферромагнетиками).

Парамагнетизм

В отсутствие магнитного поля магнитные моменты атомов (или молекул) ориентированы хаотически, так что намагниченность равна нулю. Во внешнем поле магнитные моменты ориентируются преимущественно вдоль поля. Тепловое движение мешает этому, поэтому магнитная восприимчивость уменьшается с ростом температуры: (экспериментальный закон Кюри).

В достаточно сильном поле намагниченность достигает насыщения, что соответствует полной ориентации всех магнитных моментов по полю.

Дата добавления: 2014-11-25