Пара- и диамагнетизм

Рассмотрим поведение атома любого вещества во внешнем магнитном поле.

I

e

Пусть вектор индукции внешнего магнитного поля B составляет произвольный угол с направлением собственного магнитного момента p_m, созаваемого вращающимся по круговойорбите электроном. Тогда можно показать, что должно наблюдаться явление прецессии (вспомним гироскоп) вектора p_m вокруг направления B, т.е электронные орбиты электронов в атоме под действием внешнего магнитного поля совершают прецессионое движение, которое эквивалентно круговому току с магнитным моментом p_mинд направленному против направления вектора B. Как бы движение электрона за счет прецессии (на нашем рисунке - в горизонтальной плоскости) создает индуцированный магнитный момент, направленный против вектора индукции. Если p_mинд больше проекции p_m на направление B (на рисунке не представлено), то собственное магнитное поле вещества ослабляет внешнее B, поскольку вещество намагничивается во внешнем магнитном поле с направлением своего поля против внешнего B. Такие вещества получили название диамагнетиков.

Наряду с диамагнетиками в природе есть вещества, которые во внешнем магнитном поле намагничиваются по направлению B. У таких веществ (парамагнетики) молекулы (атомы) всегда обладают собственным магнитным моментом. Однако вследствие теплового движения молекул их магнитные моменты ориентированы беспорядочно и в целом вещество не обладает магнитными свойствами. Когда же такое вещество попадает во внешнее магнитное поле, магнитные моменты молекул получают преимущественное направление по направлению B. Преимущественной ориентации препятствует тепловое движение молекул. При ослаблении внешнего B тепловое движение молекул вновь нарушает преимущественную ориентацию молекул и парамагнетик размагничивается. Явление прецессии элементарных орбит наблюдается и в парамагнетиках, но проекция p_m на направление B в них значительно больше p_mинд т.е при значительном собственном магнитном моменте атомов(молекул) парамагнитные свойства будут преобладать над диамагнитными. Если же p_mинд>p_{mпроекц-B} то вещество, если оно даже и обладает собственным магнитным моментом атома называется диамагнетиком.

Диамагнетики:Bi, Ag, Au, Cu.

Парамагнетики:Pt, Al, редкоземельные элементы.

Итак, действие внешнего магнитного поля внутри вещества может ослабляться, когда p_mинд>p_{mпроекц-B}, (такие вещества называются диамагнетиками), а при выполении p_mинд<p_{mпроекц-B} усиливаться (такие вещества называются парамагнетиками).