Элементарная теория диамагнетизма

Рассм атом помещенный в однор магн поле B₀=μ₀H

F_k±F_л=e²/4πε₀r²=±eV₂B₀=mV₂²/r (1) F_k=e²/4πε₀r²= mV₁²/r (2)

V1-скорость движения част. в изолированном атоме.

V2- скорость движения част. в атоме, помещенном в однородное маг поле.

Из 1 и 2 видно P_m1=erV₁/2 P_m2=erV₂/2 ∆ P_m= P_m1- P_m2 =er(V₂-V₁)/2.

Допуск что под действ магн поля изм-ся только скорость движ эл-в, а радиус не меняется. V₂²-V₁²=±erV₂B₀/m

V₂²-V₁²=(V₂-V₁)(V₂+V₁)={V₂=V₁ V₂+V₁=2V₂} =2V₂(V₂-V₁).

. Эл-н в магн поле соверш доп движ с угл скор ∆W этим движением обусловлен доп орб магн мом направленный противоположно внешн магн полю. Это явл назыв диамагнетизмом. Оно приводит к ослабл внешнему магн поля. Диамагнетизм в чистом виде набл в вещ-вах, атомах, молек которых имеют четное число эл-в, полн заполн электронные оболочки. Н-р: инертные газы, металлы Zn, Cu, Au.

V₂-V₁=±erB₀/2m; ∆ώ=∆V/r=±eB₀/2m Изменение угловой скорости вращ. одинаково для всех электронов в атоме. ∆p_m=±e²r²B₀/4m M_вр=P_mxB₀ Прецессия.Если орбита электрона ориентирована относительно вектора В произвольным образом, составляя с ним угол α, то можно доказать, что она приходит в такое движение вокруг В, при котором вектор маг момента Рm, сохраняя постоянный угол, вращается вокруг В с некоторой угловой скоростью

ώ_L=eB₀/2m

ДИАМАГНЕТИ́ЗМ (от греч. dia — приставка, означающая здесь расхождение, имагнетизм), свойство вещества намагничиваться во внешнем магнитном поле в направлении, противоположном направлению этого поля (диамагнитная восприимчивость c_д < 0). Различают диамагнетизм прецессионный и Ландау диамагнетизм.

Диамагнетизм обусловлен небольшим изменением угловой скорости орбитального вращения электронов при попадании атомов в магнитное поле. Диамагнитный эффект является проявлением закона электромагнитной индукции на атомном уровне. Электронную орбиту можно рассматривать как замкнутый контур. Изменение внешнего магнитного поля, пересекающего электрический контур, индуцирует в нем ток такого направления, магнитное поле которого будет противодействовать внешнему изменению (Ленца правило). Поэтому при помещении диамагнетика в магнитное поле происходит как бы «экранирование» внешнего магнитного поля возникающим внутренним полем, направленным противоположно внешнему. Противодействие внешнему полю выражается в некотором торможении угловой скорости орбитального движения электронов. Магнитное поле вызывает прецессию орбиты вокруг направления поля, что вызывает появление добавочного момента, направленного против поля.

Прецессионный диамагнитный эффект является универсальным, и присущ всем веществам (см. диамагнетики). Однако металлы и полупроводники представляют особый случай, так как в этих веществах наряду с диамагнетизмом атомных остовов имеет место диамагнетизм электронов проводимости — Ландау диамагнетизм. Этот вид диамагнетизма связан с изменением орбитального движения свободных электронов, появляющимся во внешнем магнитном поле. Диамагнетизм электронного газа перекрывается в несколько раз большим парамагнетизмом, обусловленным наличием у электронов собственного спинового магнитного момента. Диамагнетизм и парамагнетизм электронов проводимости являются чисто квантовыми эффектами.

При не очень высоких температурах тепловое движение атомов слабо влияет на движение электронов в них. Поэтому диамагнетизм. практически не зависит от температуры. Если атомы не изолированы друг от друга, а, напротив, сильно взаимодействуют между собой, например, в жидкостях или твердых телах, то электронные оболочки таких атомов деформируются, и наблюдаемый диамагнетизм оказывается часто меньше, чем у изолированных атомов.

Удлиненный образец диамагнетика в однородном магнитном поле ориентируется перпендикулярно силовым линиям поля (вектору напряженности поля). Из неоднородного магнитного поля он выталкивается в направлении уменьшения напряженности поля.

Диамагнетизм присущ все веществам. Универсальность магнетизма обусловлена именно диамагнетизмом. Однако он может маскироваться более сильными эффектами, по сравнению с которыми им можно пренебречь. Диамагнетизм электронных оболочек выступает на первый план, когда собственный магнитный момент атомов равен нулю (т. е. спиновые магнитные моменты попарно скомпенсированы).