* Данный текст распознан в автоматическом режиме, поэтому может содержать ошибки

1015 МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА 1016 носит н а з в а н и е м а г н и т н о й в о с п р и и м ч и ­ в о с т и и п р е д с т а в л я е т собою, к а к в и д н о и з ф-лы (2), н а м а г н и ч е н н о с т ь п р и Н = 1. Р а з л и ч а ю т м а г н и т н у ю восприимчивость 1 г вещества ^щ& м а г н и т н у ю магнитную вос­ в о с п р и и м ч и в о с т ь 1 м о л я Хм п р и и м ч и в о с т ь 1 см х. Намагниченность, подсбно м а г н и т н о й в о с п р и и м ­ чивости, может иметь как положительный, так и отрицательный знак, в з а в и с и м о с т и от того, н а ­ Рис. 1. магничивается ли данное тело п а р а л л е л ь н о направлению в н е ш н е г о н о л я (поло­ жительный знак) или противоположно (антипараллельно) направлению внешнего поля (отрицательный а знак). У с и л ь н о м а г н и т н ы х веществ н а м а г н и ч е н н о с т ь а п р и о б ы ч н ы х т е м п - р а х имеет с л о ж н у ю з а в и с и м о с т ь от Н и п р и достаточ­ но с и л ь н о м п о л е д о стигает о п р е д е л е н н о ­ го з н а ч е н и я , н а з ы в а е ­ мого м а г н и т н ы м н а с ы щ е н и е м Ооэ данного вещества (ри­ с у н о к 2). & Основные разновид­ ности магнетизма. Из­ Р и с . 2. вестны 4 основных вида магнитных процессов, протекающих в веще­ стве под д е й с т в и е м в н е ш н е г о магнитного поля, и л и 4 р а з н о в и д н о с т и м а г н е т и з м а : 1) д и а м а г н е ­ тизм; 2) п а р а м а г н е т и з м ; 3) ферро­ м а г н е т и з м ; 4) а н т и ф е р р о м а г н е т и з м . Х а р а к т е р н о е о т л и ч и е д и а м а г н е т и з м а состоит в том, что д и а м а г н и т н а я н а м а г н и ч е н н о с т ь всегда н а п р а в л е ­ н а п р о т и в о п о л о ж н о ( н а в с т р е ч у ) в н е ш н е м у н о л ю и, следовательно, как и диамагнитная восприимчивость, имеет о т р и ц а т е л ь н ы й з н а к . и 3 л е к у л ы ) р г г е н н у л ю , в п р о т и в н о м с л у ч а е он о т л и ч е н от н у л я . Д и а м а г н е т и з м и п а р а м а г н е т и з м . Е с л и атомы ( и л и м о л е к у л ы ) д а н н о г о вещества л и ш е н ы собственного м а г н и т н о г о м о м е н т а , то в п р и с у т с т в и и в н е ш н е г о м а г н и т н о г о п о л я они о б н а р у ж и в а ю т и с к л ю ­ чительно д и а м а г н е т и з м . Возникающая при диа­ магнетизме намагниченность, противоположная (анти­ параллельная) направлению внешнего поля, обуслов­ л е н а тем о б с т о я т е л ь с т в о м , что все о р б и ! ы э л е к т р о н о в в а т о м а х и л и м о л е к у л а х п р и х о д я т во в р а щ е н и е (процес­ сию) в о к р у г н а п р а в л е н и я п о л я . И с с л е д о в а н и е этого я в л е н и я п о к а з ы в а е т , что д и а м а г н и т н а я в о с п р и и м ч и ­ вость 1 м о л я /dM = - t o ^ ^ (3) где TV — ч и с л о А в о г а д р о , т — масса покоящегося э л е к т р о н а , с — с к о р о с т ь света в в а к у у м е , г — сред­ н и й к в а д р а т р а с с т о я н и я д а н н о г о э л е к т р о н а от я д р а атома. С у м м и р о в а н и е п р о и з в е д е н о по всем э л е к т р о н а м д а н н о г о а т о м а . К а к в и д н о и з ф-лы (3), д и а м а г н и т н а я восприимчивость пропорциональна числу электронов в а т о м а х и к в а д р а т а м и х р а с с т о я н и й от я д р а . Д е й с т в и ­ тельно, напр., магнитная восприимчивость гелия, в атоме к - р о г о л и ш ь д в а э л е к т р о н а , п р и м е р н о р а в н а —2 • 10 , м е ж д у тем к а к м а г н и т н а я в о с п р и и м ч и в о с т ь к с е н о н а , в атоме к-рого 54 э л е к ! р о н а , с о с т а в л я е т —43- 10 . Д и а м а г н и т н а я в о с п р и и м ч и в о с т ь ^ д м ~ л е к у л , л и ш е н н ы х м а г н и т н о г о момента 2 е е м о 2 З а ч а с т у ю д е л я т все т е л а на 4 к л а с с а — д и а м а г н и т ­ ные, п а р а м а г н и т н ы е , ф е р р о м а г н и т н ы е и а в т и ф е р р о м а г н и т н ы е . О д н а к о в б о л ь ш и н с т в е веществ о д н о в р е ­ менно сосуществуют и налагаются друг на д р у г а н е с к о л ь к о из у к а з а н н ы х п р о ц е с с о в , а д и а м а г н е т и з м , н а п р . , н е и з б е ж н о п р и с у т с т в у е т во в с е х т е л а х . У к а ­ з а н н а я к л а с с и ф и к а ц и я т е л г о в о р и т л и ш ь о том, к а к а я из ч е т ы р е х р а з н о в и д н о с т е й м а г н е т и з м а п р е о б л а д а е т в данном теле. Т. обр., в диамагнитных телах преоб­ ладает диамагнетизм, в парамагнитных доминирует парамагнетизм; ферромагнетизм перекрывает прочие виды магнетизма в ферромагнитных телах, а в анти­ ф е р р о м а г н и т н ы х т е л а х с и л ь н е е всего п р о я в л я е т с я антиферромагнетизм. Все 4 р а з н о в и д н о е ! и м а г н е т и з м а с в я з а н ы с тем об­ с т о я т е л ь с т в о м , что э л е м е н т а р н ы е ч а с т и ц ы — э л е к т р о н , п р о т о н , н е й т р о н , в х о д я щ и е в состав атомов и м о л е к у л вещества, обладают постоянными собственными маг­ нитными моментами ( с п и н о в ы й момент), а кроме того, з а р я ж е н н ы е частицы (напр., электроны) с о з д а ю т д о б а в о ч н ы й м а г н и т н ы й момент, д в и г а я с ь в а т о м е и л и в м о л е к у л е п о з а м к н у т о й орбите ( о р б и ­ т а л ь н ы й м о м е н т ) . П о с к о л ь к у собственные (спиновые) м а г н и т н ы е м о м е н т ы п р о т о н о в и л и н е й т р о ­ н о в п р и м е р н о в 1000 р а з м е н ь ш е с п и н о в о г о магнит­ ного м о м е н т а э л е к т р о н о в , то м а г н и т н ы е моменты а т о м о в , м о л е к у л и м а к р о с к о п и ч . тел о п р е д е л я ю т с я в о с н о в н о м с п и н о в ы м и и о р б и т а л ь н ы м и моментами э л е к т р о н о в . Все а т о м ы и м о л е к у л ы м о ж н о р а з б и т ь на д в а в и д а п о и х м а г н и т н о м у м о м е н т у . Е с л и в атоме ( и л и в м о л е к у л е ) все м о м е н т ы , с о з д а в а е м ы е отдельными электронами, взаимно компенсируются, т о р е з у л ь т и р у ю щ и й момент д а н н о г о а т о м а ( и л и м о ­ где р з а в и с и т от с т р о е н и я м о л е к у л ы . Т. о б р . , д и а м а г н е ­ тизм молекулы меньше диамагнетизма входящих в ее состав атомов на в е л и ч и н у р . К а к в и д н о и з (3) и ( 4 ) , д и а м а г н е т и з м атомов и м о л е к у л не з а в и с и т от темп-ры. Д о с и х пор н а м и р а с с м а т р и в а л и с ь атомы и м о л е к у л ы , у к - р ы х , в отсутствии в н е ш н е г о п о л я , с о б с т в е н н ы й маг­ н и т н ы й момент р а в е н н у л ю . О д н а к о с у щ е с т в у ю т атомы и молекулы, обладающие собственным магнитным мо­ ментом. Н а п р . , м о л е к у л а 0 о б л а д а е т п о с т о я н н ы м соб­ с т в е н н ы м м а г н и т н ы м моментом. Г а з , с о с т о я щ и й из м о л е к у л , о б л а д а ю щ и х м а г н и т н ы м и м о м е н т а м и , в от­ сутствии н о л я не н а м а г н и ч е н , т. к. вследствие хаотич­ ности т е п л о в о г о д в и ж е н и я ч а с т и ц и х м а г н и т н ы е мо­ менты направлены беспорядочно и результирующий момент р а в е н н у л ю . О д н а к о е с л и этот г а з поместить в м а г н и т н о е п о л е , то п о я в л я е т с я п р е и м у щ е с т в е н н а я о р и е н т а ц и я моментов тгараллельно п о л ю . Н а л и ч и е этой о р и е н т а ц и и моментов о з н а ч а е т , что у г а з а о к а з ы в а е т с я р е з у л ь т и р у ю щ и й м а г н и т н ы й момент, т. е. н а м а г н и ч е н н о с т ь , н а п р а в л е н н а я п а р а л л е л ь н о в н е ш н е м у п о л ю . Эта н а м а г н и ч е н н о с т ь в о з р а с т а е т к а к с у с и л е н и е м п о л я , т а к и с п о н и ж е н и е м т е м п - р ы , т. е. с у м е н ь ш е н и е м т е п л о в о г о д в и ж е н и я м о л е к у л ; она у б ы ­ в а е т с р о с т о м т е м п - р ы и л и с о с л а б л е н и е м п о л я . Это явление наз. парамагнетизмом. Выяснено, что н а м а г н и ч е н н о с т ь в этом с л у ч а е п р и не с л и ш к о м низких темп-рах и в слабых п о л я х 2 XdM^-SU&&-^) (4) & " SET * (5) где р — м а г н и т н ы й момент одной м о л е к у л ы , R — газовая постоянная, а Т — абс. темп-ра. Парамагнит­ н а я в о с п р и и м ч и в о с т ь в этом с л у ч а е и -р М - в , я ~ №p3 ЗЯТ (6) Ее т а к ж е м о ж н о в ы р а з и т ь ( з а к о н Кюри) , и г, N-v- (7) В п а р а м а г н и т н о м веществе, п о м е щ е н н о м в м а г н и т н о е п о л е , п р о и с х о д и т в р а щ е н и е э л е к т р о н н ы х орбит в о к р у г