Надо Знать

добавить знаний



Парамагнетики



План:


Введение

Парамагнетики ( рус. парамагнетики , англ. paramagnets, paramagnetic materials , нем. Paramagnetika n pl ) - Вещества с небольшой положительной магнитной восприимчивостью, которые во внешнем магнитном поле намагничиваются вдоль поля и несколько усиливают его.


1. Общая характеристика

Атомы парамагнетиков имеют свой магнитный момент. Магнитная восприимчивость парамагнетиков всегда положительная и лежит в диапазоне 10 -4 - 10 -7. К парамагнетиков относятся:

комплексные соединения переходных элементов, редкие земли, актинидов, свободные радикалы)


2. Физическая природа парамагнетизма

Парамагнетизм наблюдается в веществах, молекулы которых имеют собственный Магнитные момент. Магнитные диполи молекул при отсутствии внешнего Магнитные поля ориентированы хаотически, поэтому суммарный магнитной момент любой макроскопической области в парамагнетиков равна нулю. Внешнее магнитное поле частично ориентирует магнитные диполи молекул, и тогда в веществе возникает макроскопический магнитной момент по величине пропорционален приложенному полю.

Действие магнитных поля на вещество является релятивистьким эффектом, т.е. пропорционально отношению скорости электронов в скорости света. Это малая величина, поэтому парамагнетна восприимчивость тоже мала.

Собственные магнитные моменты молекул вещества обусловлены орбитальным движением электронов (угловым моментом) или неспаренными спинами электронов. Парамагнетизм является свидетельством существования таких моментов.

Согласно классической теории парамагнетизма в слабых магнитных полях, когда \ Mathbf {m} \ cdot \ mathbf {B} << k_BT , Где \ Mathbf {m} - Дипольный магнитной момент молекулы, \ Mathbf {B} - вектор индукции магнитных поля, k_B - постоянная Больцмана, T - температура, магнитную восприимчивость парамагнетика можно вычислить с помощью формулы

\ Chi = \ frac {N \ mathbf {m} ^ 2} {3k_BT} ,

где N - количество молекул в единице объема вещества.

Обратно-пропорциональная зависимость магнитной восприимчивости от температуры известна как закон Кюри.


3. Квантовая теория

В квантовой механике проекция оператора магнитной момента на направление магнитных поля принимает лишь определенные дискретные значения, и вклад магнитной поля в энергию молекулы вычисляется по формуле

E_m = g \ mu_BmB \, ,

где g - g-фактор Ланде, μ B - магнетон Бора, m - магнитное квантовое число, B - индукция магнитных поля.

Дискретность магнитных момента частицы приводит к изменению магнитной восприимчивости. Так, в частности, для электрона с спином 1/2 магнитной восприимчивости в слабых полях втрое больше классическую:

\ Chi = \ frac {N \ mathbf {m} ^ 2} {k_BT} .

См.. также

Литература


Физика Это незавершенная статья по физики.
Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив ее.

код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам