Скачать + смотреть онлайн

видео 2022

бесплатно в хорошем качестве HD

Строго запрещено смотреть анал видео. Крутые - все самые шикарные мамки видео. Мега лучший пердос video.

PhysBook
PhysBook
Представиться системе

Kvant. Диа и парамагнетики

Материал из PhysBook
Версия от 06:48, 22 апреля 2011; Alsak (обсуждение | вклад) (Примечания)

(разн.) ← Предыдущая | Текущая версия (разн.) | Следующая → (разн.)

Асламазов Л.Г. Диа и парамагнетики //Квант. — 1985. — № 4. — С. 19-20.

По специальной договоренности с редколлегией и редакцией журнала "Квант"

Как известно» индукция магнитного поля в веществе может усиливаться или ослабляться по сравнению с вакуумом. В первом случае вещество называют парамагнетиком, во втором — диамагнетиком[1]. В чем же причина пара- и диамагнетизма?

Кратко природу парамагнетизма можно объяснить так. В атомах (или молекулах) электроны движутся по замкнутым траекториям (орбитам). Эти мельчайшие электрические токи, называемые молекулярными, создают магнитное поле. В отсутствие внешнего магнитного поля из-за теплового движения атомов плоскости орбит ориентированы беспорядочно, поэтому индукция собственного магнитного поля, создаваемого всеми атомами, в среднем равна нулю.

Когда же вещество помещают во внешнее магнитное поле, плоскости орбит электронов (подобно рамкам с током) частично поворачиваются, так, чтобы векторы индукции создаваемых ими полей складывались с вектором индукции внешнего поля. В результате суммарная магнитная индукция оказывается больше индукции внешнего поля.

Природа диамагнетизма более сложная. Чтобы ее понять, вспомним явление электромагнитной индукции («Физика 9», § 92, 93). При изменении магнитного потока через электрический контур в нем возникает индуцированный электрический ток. Согласно правилу Ленца, этот ток имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока. В контуре, не обладающем электрическим сопротивлением, например в сверхпроводящем контуре или в «контуре», образуемом электроном, движущимся в атоме по своей орбите, индуцированный ток не затухает. Он сохраняется до тех пор, пока существует внешнее магнитное поле. Магнитное поле индуцированного тока направлено противоположно внешнему полю, так что суммарная магнитная индукция в веществе уменьшается.

В каждом веществе проявляются оба эффекта. С одной стороны, внешнее магнитное поле ориентирует орбиты электронов и вследствие этого усиливается. С другой стороны, оно изменяет скорость движения электронов по орбитам и вследствие этого, в соответствии с законами электромагнитной индукции, ослабляется.

Уменьшение магнитного поля обычно очень мало, и поэтому диамагнетизм заметно проявляется лишь в тех веществах, атомы которых собственного магнитного поля не создают (и в которых, следовательно, нет парамагнитного эффекта).

Простейший диамагнитный атом можно представить себе следующим образом: два электрона вращаются вокруг ядра по одной орбите, но в противоположных направлениях. В этом случае создаваемые электронами магнитные поля компенсируют друг друга, и поворот плоскости орбиты не приводит к усилению магнитного поля. А вот диамагнитный эффект проявляется в полной мере. Рассмотрим его подробнее.

Пусть каждый электрон в атоме в отсутствие внешнего манитного поля движется по круговой орбите радиусом R со скоростью υ0. При включении магнитного поля возникает вихревое электрическое поле, которое изменяет скорость движения электрона. Предположим, что теперь она равна υ. Если считать, что вектор магнитной индукции \(~\vec B\) перпендикулярен плоскости орбиты, то на электрон со стороны магнитного поля действует сила Лоренца, равная по модулю FL = eυB.

Img Kvant-1985-04-005.jpg

Запишем второй закон Ньютона для движения электрона по орбите до и после включения магнитного поля (см. рисунок):

\(~\frac{m \upsilon^2_0}{R} = F\) , \(~\frac{m \upsilon^2}{R} = F \pm e \upsilon B\) ,

где F — сила электрического притяжения элетрона к ядру. Вычитая эти уравнения одно из другого, получаем

\(~\upsilon^2 - \upsilon^2_0 = \pm \frac{R}{m} e \upsilon B\) ,

причем выбор знака «+» или «–» определяется направлением скорости электрона.

В слабом магнитном поле изменение Δυ модуля скорости электрона мало, и его можно найти приближенно, считая \(~\upsilon^2 - \upsilon^2_0 = (\upsilon + \upsilon_0)(\upsilon - \upsilon_0) \approx 2 \upsilon \Delta \upsilon\). В результате имеем

\(~\Delta \upsilon = \pm \frac{eBR}{2m}\) .

Как видно, один электрон в нашем двухэлектронном атоме в магнитном поле начинает вращаться чуть быстрее, другой — чуть медленнее, и так, что при этом происходит ослабление внешнего поля.

Величина \(~\omega_L = \frac{\Delta \upsilon}{R} = \frac{eB}{2m}\) имеет размерность частоты. Ее называют ларморовской частотой — по имени английского физика Дж. Лармора. Хотя мы рассмотрели лишь частный случай, можно доказать общую теорему (теорему Лармора): в магнитном поле с индукцией \(~\vec B\) движение электрона будет таким же, как и без поля, но с добавочным вращением вокруг вектора \(~\vec B\) с частотой ωL.

Важно, что эта теорема и выражение для сох остаются справедливыми и при использовании для описания движения электрона законов квантовой механики.

Примечания

  1. Наряду с пара- и диамагнитными веществами существуют еще ферромагнетики. О них рассказывается в школьном учебнике («Физика 9», §90).

Смотреть HD

видео онлайн

бесплатно 2022 года