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

1017 МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА 1018 н а п р а в л е н и я п о л я . Это вращение вызывает, в свою очередь, диамагнетизм, к-рый н а к л а д ы в а е т с я на п а р а ­ магнетизм, так что в результате мы наблюдаем сум­ м а р н у ю восприимчивость Хм — Х р м + X d M ( ) Диамагнетизм от темп-ры не зависит, поэтому п р и не очень в ы с о к и х темп-рах п а р а м а г н и т н ы й член (8) всегда преобладает н а д диамагнитным. П р и очень н и з к и х темп-рах, б л и з к и х к абс. н у л ю , и л и при сверх­ с и л ь н ы х м а г н и т н ы х п о л я х восприимчивость Хрм перестает следовать з а к о н у К ю р и ( 7 ) и намагниченность п р и б л и ж а е т с я к насыщению (рис.2). При этихисключительных у с л о в и я х магнитные моменты в с е х м о л е к у л оказываются ориентированными п а р а л л е л ь н о н а п р а в ­ лению магнитного п о л я , т. е. тогда о = ЛГ/>&+ x d M 8 # (9) В е л и ч и н а момента р& (9) несколько отличается от момента р ( 5 ) , (6) и л и (7). В ж и д к и х и особенно твердых т е л а х , атомы и л и мо­ л е к у л ы к-рых обладают собственным магнитным мо­ ментом, парамагнетизм несколько иначе зависит от темп-ры, чем в г а з а х , б л а г о д а р я более и л и менее сильному взаимодействию частиц друг с другом. В этом случае вместо закона К ю р и (7) восприимчивость Хрщ следует формуле (10) Хрмзд^т+д) т+д именуемой з а к о н о м К ю р и — В е й с с а , где Л — величина, х а р а к т е р н а я д л я данного вещества (константа Вейсса), может быть и положительной и отрицательной. Примерами твердых веществ, следую­ щ и х закону К ю р и — Вейсса, могут с л у ж и т ь к р и с т а л л ы F e S 0 - 7 Н 0 с А = + 1 3 , 7 ° и л и FeS0 с А = —31° или C u S 0 с Д = -(-60°, где носителями магнитного момента я в л я ю т с я атомные ионы F e и С и соответ­ ственно. З н а я температурный ход восприимчивости, можно из формул (6) и л и (9) определить магнитный момент р атома и л и м о л е к у л ы . Обычно п р и н я т о в ы р а ж а т ь р через величину собственного спинового момента элект­ рона, равного 0,9273 • 1 0 ~ . Этот момент н а з , э л е к ­ т р о н н ы м м а г н е т о н о м Б о р а и обоз­ начается через М . Т . обр., н а п р . , момент р иона F e равен 5,8 М , р иона C u l , 9 9 A f , а р молеку­ л ы О 2,86Л/ < Д л я вычислении момента р из 1 1 4 2 4 4 2+ 2 + 20 2+ в 2 + в B а В ? х Рис. 3, формул (6) или (10) полезно, нанести графически i/% в зависимости от темп-ры Т . В т а к о м случае у веществ, следующих з а к о н у К ю р и , получается п р я м а я , про­ х о д я щ а я через начало координат ( р и с . 3, а). У ве­ ществ, следующих з а к о н у К ю р и — Вейсса, получается п р я м а я , пересекающая ось темп-р либо вправо от н у л я (отрицательное А), либо влево от н у л я (положительное Рис. 5. Д) ( р и с . 3, б). Из н а к л о н а прямой определяется С (7), откуда вычисляется р . н а я о р и е н т а ц и я и б) а н т и п а р а л л е л ь н а я (т. е. встреч­ Особый вид пара- и диамагнетизма наблюдается н а я ) ( р и с . 5). Ф и з и ч . я в л е н и е (а) н а з . ферромагнетиз­ у т. н. свободных электронов в металлах и полупровод­я в л е н и е (6) — антиферромагнетизмом. Взаимомом, а никах. К а к известно, свободные электроны в м е т а л л а х и п о л у п р о в о д н и к а х образуют своеобразный г а з . Н а ­ личие собственного момента (спинового момента) у электрона приводит к тому, что в газе свободных электронов п о я в л я е т с я парамагнетизм, вызванный преимущественной ориентацией спинов во внешнем магнитном поле. С другой стороны, тогда к а к в от­ сутствии внешнего магнитного п о л я электроны дви­ ж у т с я хаотически по п р я м о л и н е й н ы м т р а е к т о р и я м , в присутствии п о л я они начинают описывать замкну­ тые орбиты. Это орбитальное д в и ж е н и е свободных электронов вызывает диамагнетизм. Т . о б р . , магнит­ н а я восприимчивость свободных электронов в металле слагается из пара- и диамагнетизма. В одних м е т а л л а х , к а к L i , К , Na, преобладает парамагнетизм; в д р у г и х , к а к Sb, B i , доминирует диамагнетизм. Если к о н ц е н т р а ­ ц и я свободных электронов мала (что наблюдается у п о ­ лупроводников), то восприимчивость сильно зависит от темп-ры. Если, н а п р о т и в , к о н ц е н т р а ц и я свободных электронов велика (металлы), то восприимчивость почти независима от темп-ры. Ф а к т и ч е с к и движение электронов в к р и с т а л л и ч . решетке металла и л и полупроводника значительно сложнее, чем это описывается данной теорией. Ч е м сильнее отличается к р и с т а л л и ч . решетка металла от кубической, тем своеобразнее ее в л и я н и е на магнитные свойства свободных электронов. Вот почему именно такие металлы, к а к Sb и B i , п о л у п р о в о д н и к и , графит и д р . , к р и с т а л л и з у ю щ и е с я в г е к с а г о н а л ь н о й , ромби­ ческой и т р и г о н а л ь н о й си­ стеме, о б н а р у ж и в а ю т а н о - х мально большой диамаг­ нетизм и притом очень зна­ чительную анизотропию магнитных свойств. Т а к , у к р и с т а л л о в графита диа­ магнетизм в н а п р а в л е н и и , п а р а л л е л ь н о м оси, превос­ ходит примерно в 6« р а з диамагнетизм, перпенди­ к у л я р н ы й оси к р и с т а л л а . Почти все п а р а - и диамаг­ Рис, k. нитные металлы о б н а р у ж и ­ вают при очень н и з к и х темп-рах своеобразную ано­ малию — периодич. зависимость восприимчивости от н а п р я ж е н н о с т и п о л я ( р и с . 4). Ф е р р о м а г н е т и з м и а н т и ф е р р о ­ м а г н е т и з м . Парамагнетизм, рассмотренный в ы ­ ше, наблюдается в твердых т е л а х тогда, когда атомы или ионы обладают магнитным моментом и когда между этими носителями момента либо нет в з а и ­ модействия вовсе, либо существует слабое взаимодей­ ствие. Но в к р и с т а л л и ч . р е ш е т к а х твердых тел наи­ более часто имеет место весьма сильное взаимодей­ ствие между атомами (или ионами). Е с л и эти ч а с т и ц ы обладают собственным магнитным моментом, то в ре­ зультате и х взаимодействия даже п р и полном отсут­ ствии внешнего магнитного п о л я , но п р и достаточно н и з к и х темп-рах, магнитные моменты частиц о к а з ы ­ ваются определенным образом ориентированными по отношению д р у г к д р у г у . Возможны д в а вида взаимной с а м о п р о и з в о л ь н о й ориентации м а г н и т н ы х моментов частиц: а) п а р а л л е л ь -