2015-08-02 03:19:58

抗磁性 免费编辑 添加义项名

B 添加义项
?
义项指多义词的不同概念,如李娜的义项:网球运动员、歌手等;非诚勿扰的义项:冯小刚执导电影、江苏卫视交友节目等。 查看详细规范>>
所属类别 :
其他物理学相关
其他物理学相关
编辑分类

抗磁性(diamagnetism)是指一种弱磁性。组成物质原子中,运动的电子在磁场中受电磁感应而表现出的属性。外加磁场使电子轨道动量矩绕磁场进动,产生与磁场方向相反的附加磁矩,故磁化率k抗为很小的负值(10-10量级)。因此,所有物质都具有抗磁性

基本信息

  • 中文名

    抗磁性

  • 外文名

    diamagnetism

  • 特性

    一种弱磁性

折叠 编辑本段 正文

M=ⅹH的关系来看,磁化率ⅹ是负的,原子磁化率的数量级约为10~10eMu。

外加磁场使电子轨道动量矩发生变化,从而产生了一个附加磁矩,磁矩的方向与外磁场方向相反。在磁场作用下,电子围绕原子核的运动是和没有磁场时的运动一样,但同时叠加了一项轨道平面绕磁场方向的进动,即拉莫尔进动。与其对应的原子磁化率是 抗磁性抗磁性

式中抗磁性抗磁性

为原子中第i个电子的轨道均方半径抗磁性抗磁性

是对一个原子求和,N阿伏伽德罗常数, me分别是电子的静质量和电荷,с为光速。

任何物体在磁场作用下,都会产生抗磁性效应。但因抗磁性很弱,若物体具有顺磁性或序磁性(见铁磁性)时,抗磁性就被掩盖了。因此,从原子结构来看,呈现抗磁性的物体是由具有满电子壳层结构的原子、离子或分子组成的,如惰性气体、食盐、水以及绝大多数有机化合物等。由于迈斯纳效应,超导体是理想的抗磁体(见超导电性)。实际上,自然界中绝大多数物体都是抗磁性的。

抗磁磁化率与磁场和温度无关。但也有例外,如石墨、铋等。

折叠 编辑本段 理论诠释

一切物质都具有磁性,任何空间都存在磁场,只是强弱不同而已。磁化率k是材料的磁化强度M与外磁场强度H的比值。它的大小反映了物质磁化的难易程度,也是对物质磁性分类的主要依据。

物体的磁化强度M磁场强度H的方向相反。从M=k的关系来看,磁化率k是负的,原子磁化率的数量级约为10-5—10-6eMu。

抗磁性的本质是电磁感应定律的反映。外加磁场使电子轨道动量矩发生变化,从而产生了一个附加磁矩,磁矩的方向与外磁场方向相反。在磁场作用下,电子围绕原子核的运动是和没有磁场时的运动一样,但同时叠加了一项轨道平面绕磁场方向的进动,即拉莫尔进动

大多数物质的抗磁性被其顺磁性所掩盖,只有一小部分物质表现出抗磁性。惰性气体原子表现出的抗磁性可直接测量。一些离子的抗磁性只能从其他测量结果中推算得到。这些物质的k抗的绝对值与原子序数Z成正比,并与外层电子的轨道半径的平方成正比,与温度的变化无关,称为正常抗磁性。少数材料(如Bi,Sb)的k抗比较大(可达10-4—10-3量级),随温度上升变化较快,称为反常抗磁性。早年曾用Bi做测量磁场的传感器材料金属自由电子也具有抗磁性,并与温度无关,称朗道抗磁性。但因其绝对值为其顺磁性的1/3,始终被掩盖不易测量。在特殊条件下,金属的抗磁性随磁场的变化有振荡特征,称为德哈斯-范阿尔文效应,是费米面测量的重要方法。超导体中有超导电流时,存在迈斯纳效应时具有很强的抗磁性,其抗磁磁导率为-4π。

折叠 编辑本段 概念说明

抗磁性是普遍存在的,它是所有物质在外磁场作用下毫不例外地具有的一种属性。外磁场 

穿过电子轨道时,引起的电磁感应使轨道电子加速。根据焦耳-楞次定律,由轨道电子的这种加速运动所引起的磁通,总是与外磁场变化相反,因而磁化率k总是负的。

按照经典理论,传导电子是不可能出现抗磁性的。因为外加磁场(由于洛伦兹力垂直于电子的运动方向)不会改变电子系统的自由能及其分布函数,因此磁化率为零。

在外磁场作用下形成的环形电流在金属的边界上反射,因而使金属体内的抗磁性磁矩为表面 “破折轨道”的反向磁矩抵消,不显示抗磁性。

抗磁性是一些物质的原子中电子磁矩互相抵消,合磁矩为零。当受到外加磁场作用时,物质原子的电子轨道运动会发生变化,而且在与外加磁场的相反方向产生很小的合磁矩。这样表示物质磁性的磁化率k便成为绝对值很小的负数。一般抗磁性物质的磁化率约为负百万分之一(-10-6)。

由于组成物质原子的原子核外电子环流的作用使其具有的磁特性。抗磁性是产生的磁性作用在与外加磁场相反方向产生屏蔽。如物质中存在不配对电子时,则出现顺磁性,而且可超过任何的抗磁性。屏蔽与去屏蔽取决于核相对任一感生磁场的方向,故称为各向异性效应。抗磁性各向异性是由π和δ电子云内的环流引起的。

只有纯抗磁性物质才能明显地被观测到抗磁性。例如,惰性气体元素和抗腐蚀金属元素(金、银、铜等等)都具有显著的抗磁性。当外磁场存在时,抗磁性才会表现出来。假设外磁场被撤除,则抗磁性也会随之消失。

任何物体在磁场作用下,都会产生抗磁性效应。但因抗磁性很弱,若物体具有顺磁性或序磁性(见铁磁性)时,抗磁性就被掩盖了。因此,从原子结构来看,呈现抗磁性的物体是由具有满电子壳层结构的原子离子分子组成的,如惰性气体、食盐以及绝大多数有机化合物等。由于迈斯纳效应,超导体是理想的抗磁体(见超导电性)。

抗磁磁化率与磁场和温度无关。但也有例外,如石墨等。

折叠 编辑本段 应用

由物质的磁化率研究相关的物质结构是磁化学的一个重要研究内容;一些物质如半导体中的载(电)流子在一定的恒定(直流)磁场和高频磁场同时作用下会发生抗磁共振(常称回旋共振),由此可测定半导体中载流子电子空穴)的符号和有效质量;由生物抗磁性组织的磁化率异常变化可推测该组织的发生病变(如癌变)。

阅读全文

热点资讯