原子磁偶极子诱导和永久
一种物质是否顺或抗磁性的存在与否主要取决于自由磁偶极子(即时刻。,those free to rotate) in its组成原子。没有免费的时刻时,磁化电流产生的电子在他们的原子轨道。然后,抗磁性物质,独立于消极的易感性场力量和温度。
问题自由磁偶极矩的方向时刻通常是随机的,因此,物质没有净磁化。磁场时,偶极子不再是完全随机的;偶极子点的领域比反对。当这导致净积极磁化的方向,这种物质有积极的易感性和归类为顺。
反对的力量对齐与外部磁场偶极热的起源,因此在低温下较弱。多余的数量的偶极子指向磁场是由(米B/kT),米B代表了磁性能源和kT的热能。当磁性能量小热能相比,过度的偶极天线指向磁场成正比,成反比绝对温度,对应于居里定律。当的值(米B/kT)是大到足以使几乎所有的偶极子场,磁化方法饱和价值。
还有第三个类别的问题内在时刻不出席,但通常出现在外部磁场的影响。内在的传导电子在金属如此行事。发现一个小积极易感性独立温度可比的抗磁性的贡献,这样的整体磁化率金属可能是积极的还是消极的。元素的摩尔磁化率所示。
除了外部的力量对原子偶极磁场,偶极子之间的共同力量存在。这些力量相差很大不同的物质。低于一定的过渡温度根据物质,他们生产的有序排列原子偶极子的取向即使没有外部字段。共同的力量往往使邻近的偶极子平行或反平行的。平行排列的原子偶极大量的物质的结果铁磁性,永久磁化在宏观范围内。另一方面,如果相同数量的原子偶极子在相反的方向是一致的和偶极子是相同的大小,没有永久的宏观磁化,这被称为反铁磁性。如果不同大小的原子偶极子和那些指向一个方向都是不同的大小与指向相反的方向,存在永久磁化被称为宏观尺度的影响铁氧体磁性。这些不同的可能性的一个简单的示意图表示如图14所示。
抗磁性
当一个电子在一个原子轨道移动磁场B,力对电子轨道运动中产生一个小变化;电子轨道进动的方向B。因此,每个电子获得一个额外的角动量导致样品的磁化强度。易感性χ给出的
在Σ<r2>是均方半径之和的电子轨道原子,e和米是负责和电子的质量N每单位体积是原子的数量。这个敏感性是一个直接的负号结果的楞次定律。当B的变化,开启吗运动每个轨道的相当于一个诱导循环电流在这样一个方向,自己的磁通量反对通过轨道磁通量的变化;即。,的在duced magnetic moment is directed opposite toB。
自磁化米数量成正比吗N单位体积的原子,它有时候是有用的磁化率每摩尔,χ摩尔。对于一个公斤摩尔(分子量在公斤),摩尔磁化率的数值
一个原子,均值Σ<r2>是大约10−21广场米和χ摩尔有值10−9到10−10;的原子序数Z=每个原子中电子的数量。Σ<数量r2>对于每一个原子,因此抗磁敏感性,本质上是独立的温度。也不受原子的周围环境的影响。
一种不同的抗磁性发生在超导体。分散在整个传导电子金属,所以感应磁矩的大小是由超导样品而不是由个人组成原子的大小(一个非常大的有效的<r2>)。抗磁性是如此强大的磁场远离超导体。
顺磁性
顺磁性主要发生在个人的部分或全部的物质原子,离子,或分子拥有一个永久的磁偶极矩。这种物质的磁化的比例取决于个人的磁能偶极子的热能。这种依赖可以计算量子理论并给出的布里渊函数,它只取决于比(B/T)。在低磁场磁化是线性正比于该领域,达到最大饱和度价值当磁性能量远远大于热能。显示每个离子的磁矩的依赖单位玻尔磁子的函数B/T。(一个玻尔磁子= 9.274009994×10−24安培*平方米。)
在物质核磁偶极矩,有进一步对磁化率的贡献。的大小核磁矩只有1000的原子。每公斤摩尔,χn10的吗−8/T;在固体氢这只是超过1 K的电子反磁性。
居里定律时应持有米B远小于kT,前提是没有其他atomi部队行动