3.2. Діамагнетики

Діамагнетики підрозділяються на “класичні”, “аномальні” і надпровідники. До першої групи відносяться речовини, магнітна сприйнятливість яких не залежить від температури. Це - інертні гази, деякі метали (цинк, золото, ртуть і ін.), кремній і фосфор, а також багато органічних сполук. До другої підгрупи відносяться речовини, магнітна сприйнятливість яких залежить від температури. Це - вісмут, галій, сурма, графіт і ін.

Відомо, що магнітні поля, слабші від критичних, не проникають у товщу надпровідника: магнітна індукція В в об'ємі надпровідника дорівнює нулю. Отже, надпровідник є ідеальним діамагнетиком з магнітною сприйнятливістю = - 1.

Явище діамагнетизму обумовлено індукуванням додаткового магнітного моменту в атомних електронних оболонках під дією зовнішнього магнітного поля. Діамагнетизм є характерним для всіх речовин, але спостерігається він у тих випадках, коли атоми, іони і молекули не мають результуючого магнітного моменту (векторна сума орбітальних і власних магнітних моментів електронів атома дорівнює нулю).

Діамагнітна сприйнятливість записується формулою

, (3.10)

де - середній квадрат відстані електрона від ядра; - заряд ядра.

Формула (3.10) справедлива, якщо сума має постійне значення і не змінюється внаслідок теплового руху атомів. При врахуванні квантових властивостей електронної оболонки атомів формула справедлива для невироджених s-станів і сферично симетричного електричного поля ядра атома.

3.3. Парамагнетики

Парамагнетиками називаються речовини, атоми (іони) яких мають постійний магнітний момент ( ДжВб^-1м²), що не залежить від зовнішнього магнітного поля. За відсутності зовнішнього поля дезорієнтуюча дія теплового руху не допускає упорядкованої орієнтації векторів і виникнення намагніченості речовини. При внесенні парамагнетика в зовнішнє магнітне поле моменти орієнтуються по напрямку поля, в результаті чого в парамагнетику виникає власне або внутрішнє магнітне поле.

Парамагнетики підрозділяються на нормальні парамагнетики і парамагнітні метали з магнітною сприйнятливістю, яка не залежить від температури.

Нормальними парамагнетиками є кисень, оксид азоту (II), кристали перехідних елементів, їхні сплави і хімічні сполуки вище температур Кюрі або Нееля. Магнітна сприйнятливість у парамагнетиків більша від нуля і залежить від температури за законом Кюрі:

, (3.11)

або Кюрі – Вейсса

, (3.12)

де С та С' - сталі Кюрі. Парамагнітна температура Кюрі може бути позитивною, негативною і дорівнювати нулю.

Типовими парамагнітними металами, у який магнітна сприйнятливість не залежить від температури, є лужні метали: літій, натрій, калій, рубідій і цезій. Магнітна сприйнятливість цих металів мала - біля 10^-6 – 10^-7.

Класичний вираз для інтенсивності намагнічування (без врахування просторового квантування) у припущенні, що між атомами (молекулами) відсутня взаємодія, має вигляд: