§ 11. Магнитный момент атома. Атом в магнитном поле

В соответствии с классическими представлениями об атоме, электрон, движущийся вокруг ядра, создает электрический ток ( - частота вращения электрона). Для круговой орбиты

, (11.1)

. (11.2)

Механический момент электрона

(11.3)

пропорционален и противоположен по направлению вектору , т.е.

(11.4)

(11.5)

называют гиромагнитным отношением.

Атом обладает некоторым количеством электронов и для атома .

При включении поля на атом действует вращающий момент или .

Под действием момента механический момент атома будет изменяться в соответствии с законом

(11.6)

или . (11.7)

Р авенство (11.7) аналогично равенству , если принять принять соответствие . Величина

. (11.8)

(11.8)

н азывается частотой Ларморовой прецессии для .

Поскольку , то (7) для

(11.9)

и (8) определяет частоту прецессии и для .

Дополнительно к магнитным моментам электроны в атоме под действием магнитного поля приобрели магнитный момент , направленный против поля .

Вместе с плоскостью орбиты электрон вращается вокруг вектора с частотой и создает дополнительный ток , имеющий магнитный момент

. (11.10)

§ 12. Вещество в магнитном поле. Намагниченность.

Диа - и пара - магнетики

В отсутствии магнитного поля суммарный магнитный момент вещества обычно равен нулю. В присутствии магнитного поля возникает магнитный момент (11.10), направленный против поля . Это явление называется диамагнетизмом. Диамагнетизмом обладают все вещества. Если частицы вещества изначально обладают магнитным моментом , то в магнитном поле под действием вращающего момента частицы будут ориентироваться в пространстве таким образом, чтобы их магнитные моменты были направлены по полю . Это явление называется парамагнетизмом. Упорядочению расположения частиц препятствует тепловое движение частиц. Очевидно, что в отсутствии поля ( = 0) для диамагнетика равна нулю, а при до определенных значений пропорциональна . Состояние вещества с характеризуют намагниченностью

, (12.1)

смысл которого ясен из определения (12.1).

§ 13. Циркуляция вектора намагниченности

Выберем в веществе замкнутый контур l и участок этого контура. В магнитном поле в диа-парамагнетиках возникнут некомпенсированные магнитные моменты , ориентированные в соответствии с направлением поля так, например, как показано на рис. . Построим на отрезке цилиндр, в основании которого лежат круги, соответствующие площади магнитных моментов с нормалью, направленной вдоль .

Рис. 13.1. Токи, соответствующие магнитным моментам , назовем микротоками i_м в отличие от обычных токов I проводимости и конвекционных токов, называемых макротоками. Вычислим количество dN микротоков, нанизанных на участок . Очевидно, это все те микротоки i_м, центры которых лежат в косом цилиндре: dN = n·dV = , где n₀ – концентрация частиц с моментом и величиной микротока i_м. Элемент контура l охватывает ток i_м dN = n₀ . Тогда циркуляция намагниченности вдоль контура l равна сумме всех микротоков охватываемых контуром l.

. (13.1)