Глава I. Диамагнетизм и парамагнетизм.

Опр.Магнетизм это квантово механическое свойство, так как часто классическая система в состоянии теплового равновесия не может обладать магнитным моментом даже при наличии внешнего магнитного поля. (теорема Ван-Леевена), то есть если бы постоянная Планка обратилась в ноль, то магнетизма бы не было.

Происхождение магнитного момента свободного атома связано с тремя главными обстоятельствами:

1. наличие спина, которым обладают все электроны.

2. наличие у всех электронов орбитального момента количества движения, связанного с их движением вокруг ядра.

3. изменение орбитального момента при наложении внешнего магнитного поля.

Первые два обстоятельства приводят к образованию парамагнитной составляющей намагниченности, а третье к диамагнитной составляющей. У атомов с заполненными электронными оболочками спиновые орбитальные моменты равны нулю, возможен лишь индуцированный момент. Не равенство нулю спинового и орбитального моментов обычно связанно с незаполненными электронными оболочками.

Намагниченность определяется как магнитный момент единицы объема. А магнитная восприимчивость в единице объема равна:

(1.0)

Вещества с называются диамагнетиками, сназываются парамагнетиками (). С ядерными магнитными моментами связаны явления ядерного парамагнетизма.

§1.1. Магнитные моменты электронов и атомов.

При рассмотрении магнитного поля в веществе свойства среды учитываются формально с помощью магнитной проницаемости .

Известно, что все вещества помещенные в магнитное поле намагничиваются. Ампер выдвинул гипотезу, что в любом теле существуют молекулярные токи, обусловленные движением заряженных частиц (электронов) в атомах и молекулах.

Движение электрона по орбите эквивалентно круговому току, поэтому электрон обладает орбитальным моментом:

(4.1)

вектор нормали к контуру.

частота вращения электрона.

Векторперпендикулярен плоскости орбиты электрона, направление определяется по правилу «правого винта». С другой стороны, движущийся по орбите электрон обладает механическим моментом:

(4.2)

,

Направление также определяется по правилу «правого винта».– орбитальный механический момент электрона.

(4.3)

(4.4)

гиромагнитное отношение орбитальных моментов.

(4.4) справедливо для круговых и эллиптических орбит.

Электрон обладает еще собственным механическим моментом импульса или спином,, который является неотъемлемой частью электрона. Спину электрона соответствует собственный или спиновый магнитный момент:

(4.5)

гиромагнитное отношение гиромагнитных моментов.

Проекция на направлениеможет принимать два направления.

,,

является единицей магнитного момента электрона.

В общем случае:

Для атома магнитный момент будет равен:

(4.6)

– магнитный момент ядра.