15.Гиромагнитное соотношение. Опыты Эйнштейна –де-Гааза и Барнета. Опыт Штерна и Герлаха. Результаты опытов и их объяснение. Ларморова прецессия. Диа- и парамагнетики. Природа ферромагнетизма

Гиромагни́тное отноше́ние (магнитомехани́ческое отноше́ние) — отношение дипольного магнитного момента элементарной частицы (или системы элементарных частиц) к её механическому моменту.

В системе СИ единицей измерения гиромагнитного отношения является с·А·кг⁻¹ = с⁻¹·Тл⁻¹. Часто подразумевается, что гиромагнитное отношение измеряется в единицах q/2mc, где с — скорость света, q и m — заряд и масса частицы, соответственно. В этом случае оно выражается безразмерной величиной.

Для различных состояний атомной системы гиромагнитное отношение определяется формулой:

где g — множитель Ланде, γ₀ — единица гиромагнитного отношения:

где e — элементарный заряд, m_e — масса электрона, с — скорость света.

По степени намагниченности выделяют следующие основные виды магнетиков: диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики.

Диамагнетиками называются вещества, магнитные моменты атомов (молекул), которые в отсутствие внешнего магнитного поля равны нулю, так как магнитные моменты всех электронов атома (молекулы) взаимно скомпенсированы. При помещении диамагнетика в магнитное поле (при включении магнитного поля) атомы приобретают наведенные (индуцированные) магнитные моменты, ориентированные против направления внешнего магнитного поля. Величина индуцированного магнитного момента пропорциональна индукции магнитного поля. Магнитная восприимчивость диамагнетиков отрицательна и много меньше 1 ( < 0,  = 10 ^-510 ^-6).Парамагнетиками называются вещества, атомы (молекулы) которых в отсутствие внешнего магнитного поля имеют отличный от нуля магнитный момент . При помещении парамагнетика в магнитное поле, последнее оказывает ориентирующее действие на магнитные моменты атомов и молекул и вещество намагничивается. В слабых магнитных полях намагниченность пропорциональна индукции, а в сильных полях наблюдается явление насыщения: JJ_МАКС. Тепловое движение атомов нарушает упорядоченную ориентацию магнитных моментов, поэтому с ростом температуры парамагнетика его намагниченность уменьшается. Магнитная восприимчивость парамагнетиков положительна Ферромагнетиками называются твёрдые вещества (как правило, находящиеся в кристаллическом состоянии), обладающие при не слишком высоких температурах самопроизвольной (спонтанной) намагниченностью. Весь ферромагнетик разбит на пространственные области (домены), в пределах которых магнитные моменты всех атомов домена в результате особого (обменного) взаимодействия устанавливаются параллельно, т.е. в пределах каждого домена ферромагнетик намагничен до насыщения.

Основные магнитные свойства ферромагнетиков

1. Нелинейная зависимость намагниченности J от напряжённости H магнитного поля. При Н > H_S наблюдается магнитное насыщение

2. При H < H_S зависимость магнитной индукции В от напряжённости Н нелинейная, а при H > H _S она становится линейной

3. Зависимость относительной магнитной проницаемости  от напряжённости Н имеет сложный характер причём максимальные значения очень велико.

4. Существование магнитного гистерезиса – различия в значениях намагниченности J ферромагнетика при одном и том же значении Н напряжённости намагничивающего поля в зависимости от значения предварительной намагниченности ферромагнетика.У каждого ферромагнитного вещества есть критическая температура Т_К, называемая точкой Кюри, выше которой это вещество теряет свои особые магнитные свойства и ведёт себя как обычный парамагнетик.

ларморовская прецессия — это прецессия магнитного момента электронов, атомного ядра и атомов вокруг вектора внешнего магнитного поля.

Магнитное поле приложенное к магнитному диполю с магнитным дипольным моментом создаёт момент силы, равный

где × обозначает векторное произведение,  — момент импульса и γ — гиромагнитное отношение, являющееся коэффициентом пропорциональности между магнитным моментом и моментом импульса.

В случае статического магнитного поля направленного вдоль оси z, вектор момента импульса прецессирует вокруг оси z с угловой частотой, которая называется ларморовской частотой:

Прецессия является движением вектора момента импульса вокруг выделенной оси, похожим на вращение волчка.