к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Диамагнетизм

Диамагнетизм (от греч. dia- - приставка, означающая здесь расхождение, и магнетизм) - свойство вещества намагничиваться навстречу приложенному магн. полю. Диамагн. момент создаётся незатухающими микроскопич. электрич. токами, индуцированными магн. полем H(см. Ленца правило ).В создании диамагн. момента участвуют все электроны атомов, а также свободные носители заряда в металлах и полупроводниках. T. о., Д. является универсальным свойством, присущим всем веществам. Однако во мн. случаях Д. перекрывается парамагнетизмом и ферромагнетизмом и составляет лишь небольшую часть суммарной намагниченности вещества. Диамагн. момент M вплоть до очень больших полей (~МГс) пропорционален магн. полю: 1119931-281.jpg , где диамагн. восприимчивость 1119931-282.jpg . Исключение составляют металлы при низких темп-pax (см., напр., Де Хааза - ван Альфена эффект).

Простейшая теория Д. газа невзаимодействующих атомов в слабых магн. полях была создана П. Ланжевеном (P. Langevin, 1905) и основывалась на вычислении магн. момента, возникающего в результате Лармора прецессии электрона, обращающегося по атомной орбите. Квантовомеханич. вычисление диамагн. момента атома, помещённого в магн. поле [Дж. Ван Флек (J. Van Vlek, 1926), Л. Полинг (L. Pauling, 1927)], исходит из гамильтониана 1119931-283.jpg электрона многоэлектронного атома, к-рый без учёта спина электрона записывается в след. виде:

1119931-284.jpg

где 1119931-285.jpg - кулоновская энергия электрона; 1119931-286.jpg- оператор импульса; 1119931-287.jpg- координата электрона; А - вектор-потенциал, к-рый в случае однородного магн. поля можно записать в виде 1119931-288.jpg; е и т - заряд (по модулю) и масса электрона. Д. описывается только одним членом гамильтониана (1)

1119931-289.jpg

Сдвиг 1119931-290.jpg уровня энергии атома под действием магн. поля в первом приближении теории возмущений (малый параметр теории - магн. поле 1119931-291.jpg, направленное вдоль оси z):

1119931-292.jpg

(черта сверху означает усреднение). Здесь учтено, что по модулю 1119931-293.jpg и в случае сферически-симметричной электронной оболочки ср. значение 1119931-294.jpg . Отсюда диамагн. момент атома

1119931-295.jpg

а молярная диамагн. восприимчивость

1119931-296.jpg

где NA - число Авогадро, Z - атомный номер, 1119931-297.jpg - ср. значение квадрата эффективного радиуса электронной оболочки атома. Из ф-лы (5) видно, что Д. не зависит от температуры T (пока kT мало по сравнению с расстоянием между осн. и возбуждёнными уровнями) и увеличивается с атомным номером.

В табл. 1 приведены эксперим. значения 1119931-298.jpg для инертных газов, атомы к-рых не имеют валентных электронов, создающих парамагн. момент. Эксперим. данные сравниваются с теоретич. значениями 1119931-299.jpg, точность к-рых невелика и сильно падает с ростом атомного номера, т. к. задача о распределении электронной плотности в многоэлектронном атоме не решена. С этими трудностями связан разброс теоретич. значений 1119931-300.jpg, полученных разл. авторами, использовавшими разные приближения при решении задачи. В целом ф-ла (5) (получающаяся, кстати, одинаковой и в квантовомеханич. расчёте, и в квазиклассич. теории Ланжевена) даёт удовлетворительную оценку величины Д. элементов и её изменения с ростом числа электронов в атоме.

Ф-лу (5) применяют также при определении Д. ионных соединений. Расчёты Д. ионов и сопоставление их с эксперим. значениями 1119931-301.jpg ионных соединений лежат в основе исследований хим. связей, степени деформации электронных оболочек ионов и доли ковалентных связей в разл. соединениях.

Табл. 1.

Вещество (элемент)

Атомный номер

1119931-306.jpg *106

эксперимент

теория

Не

2

-2,0

-1,9

Ne

10

-7,0

-(54...11)

Ar

18

-19,4

-(194...25)

Kr

36

-28

-(324...33)

Xe

54

-43

-(434...48)

Полное теоретич. описание Д. нецентрально-симметричных систем требует учёта ванфлековского парамагнетизма. Д. является поляризационным магнетизмом, и соответственно энергия Д. (3) имеет квадратичную зависимость от магн. поля. Однако существует также поляризационный ванфлековский парамагнетизм, к-рому в гамильтониане (1) соответствует член

1119931-302.jpg

и сдвиг уровня энергии (во втором порядке теории возмущений) на величину

1119931-303.jpg

(k - номер уровня мультиплета). Соответственно ванфлековская парамагнитная восприимчивость 1 моля вещества

1119931-304.jpg

Для ионов (атомов, молекул), у к-рых электронная оболочка не обладает сферич. симметрией или осевой симметрией относительно направления 1119931-305.jpg, возможны как диа-, так и парамагнетизм. Напр., расчётные значения диамагн. и парамагн. составляющих 1119931-307.jpg1 моля водорода (H2) равны:

1119931-308.jpg

Эксперим. значения 1119931-309.jpg для H2 лежат в пределах от -3,9*10-6 до -4,0*10-6.

Эмпирич. правило расчёта Д. органич. соединений в виде

1119931-310.jpg

впервые было предложено П. Паскалем (P. Pascal, 1910). Здесь 1119931-311.jpg - постоянные диамагн. вклады атомов, входящих в состав молекулы, 1119931-312.jpg - поправочные члены, зависящие от структурных особенностей молекул. Физ. смысл члена 1119931-313.jpg Паскаль не раскрыл, он рассматривал его как эмпирич. характеристику хим. связей. Я. Г. Дорфман (1961) провёл глубокий анализ влияния всех видов хим. связей на Д. соединений. В ароматич. соединениях часть электронов совершает движение по всему ароматич. кольцу. Соответственно они имеют орбиты очень большого радиуса, что приводит к сильному росту Д. у этих соединений; Д. оказывается сильно анизотропным - магн. восприимчивость в направлении, перпендикулярном ароматич. кольцам 1119931-314.jpg, в неск. раз больше восприимчивостей 1119931-315.jpg , измеренных в плоскости, параллельной кольцам. Эксперим. значения диамагн. восприимчивостей ряда кристаллов ароматич. соединений приведены в табл. 2.

Табл. 2.

Кристаллы

-1119931-316.jpg*106

-1119931-317.jpg*106

-1119931-318.jpg *106

Бензол С6H6

95

35

35

Нафталин C10H8

177

53

51

Антрацен C14H10

254

76

72

Фенантрен C14H10

240

74

74

Терфенил С18Н14

271

97

88

В металлах и полупроводниках кроме Д. атомных электронов имеет место также Д. (и парамагнетизм) "свободных" электронов и дырок. Классич. газ свободных носителей заряда, согласно теореме ван Лёвен, не должен обладать Д. Квантование орбит носителей заряда в плоскости, перпендикулярной 1119931-319.jpg, приводит к возникновению диамагн. момента (см. квантовый диамагнетизм). Соответствующая диамагн. восприимчивость единицы объёма

1119931-320.jpg

где 1119931-321.jpg - число электронов (или дырок) в единице объёма, m* - их эфф. масса. В металлах и полупроводниках существует спиновый парамагнетизм электронов проводимости (Паули парамагнетизм ).В тех металлах, в к-рых эфф. масса равна массе свободного электрона, квантовый диамагнетизм составляет только 1119931-322.jpg от парамагнетизма Паули. К таким парамагн. металлам прежде всего относятся щелочные металлы. Однако в металлах со сложной ферми-поверхностью (Bi, Cu, Ag, Au, Be, Zn, Cd, Mg, Ga, In, Те) эфф. масса m* может сильно отличаться от т. Аномально малыми значениями m* обладает Bi и Sb. Соответственно квантовый диамагнетизм в них аномально велик (и анизотропен). Магн. восприимчивость этих металлов, измеренная при комнатной температуре вдоль оси симметрии высокого порядка 1119931-323.jpg и перпендикулярно ей 1119931-324.jpg, приведена в табл. 3.

Табл. 3.

Кристаллы

-1119931-325.jpg *106

-1119931-326.jpg*106

Висмут Bi

222

309

Сурьма Sb

173

61

Ф-ла (10) выведена для вырожденного ферми-газа электронов. В невырожденных собственных полупроводниках Д. носителей заряда зависит от температуры: 1119931-327.jpg , (1119931-328.jpg - энергетич. щель между валентной зоной и зоной проводимости).

Др. ограничение, сделанное при выводе ф-лы (10), состоит в предположении, что величина kT существенно больше энергии, на к-рую различаются соседние квантовые квантовые уровни .При низких темп-pax и в сильных полях 1119931-329.jpg и тепловое размытие уровня Ферми становится меньше расстояния между квантовыми уровнями. Это приводит к немонотонному изменению энергии электронного газа при изменении магн. поля. Одним из следствий этого являются периодич. осцилляции магн. восприимчивости металлов - эффект Де Хааза - ван Альфена.

Литература по диамагнетизму

  1. Селвуд П., Магнетохимия, пер. с англ., 2 изд., M., 1958;
  2. Дорфман Я. Г., Диамагнетизм и химическая связь, M., 1961;
  3. Вонсовский С. В., Магнетизм, M., 1971.

А. С. Боровик-Романов

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

(время поиска примерно 20 секунд)

Знаете ли Вы, что, как и всякая идолопоклонническая религия, релятивизм ложен в своей основе. Он противоречит фактам. Среди них такие:

1. Электромагнитная волна (в религиозной терминологии релятивизма - "свет") имеет строго постоянную скорость 300 тыс.км/с, абсурдно не отсчитываемую ни от чего. Реально ЭМ-волны имеют разную скорость в веществе (например, ~200 тыс км/с в стекле и ~3 млн. км/с в поверхностных слоях металлов, разную скорость в эфире (см. статью "Температура эфира и красные смещения"), разную скорость для разных частот (см. статью "О скорости ЭМ-волн")

2. В релятивизме "свет" есть мифическое явление само по себе, а не физическая волна, являющаяся волнением определенной физической среды. Релятивистский "свет" - это волнение ничего в ничем. У него нет среды-носителя колебаний.

3. В релятивизме возможны манипуляции со временем (замедление), поэтому там нарушаются основополагающие для любой науки принцип причинности и принцип строгой логичности. В релятивизме при скорости света время останавливается (поэтому в нем абсурдно говорить о частоте фотона). В релятивизме возможны такие насилия над разумом, как утверждение о взаимном превышении возраста близнецов, движущихся с субсветовой скоростью, и прочие издевательства над логикой, присущие любой религии.

4. В гравитационном релятивизме (ОТО) вопреки наблюдаемым фактам утверждается об угловом отклонении ЭМ-волн в пустом пространстве под действием гравитации. Однако астрономам известно, что свет от затменных двойных звезд не подвержен такому отклонению, а те "подтверждающие теорию Эйнштейна факты", которые якобы наблюдались А. Эддингтоном в 1919 году в отношении Солнца, являются фальсификацией. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМАФорум Рыцари теории эфира
Рыцари теории эфира
 01.10.2019 - 05:20: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Вячеслава Осиевского - Карим_Хайдаров.
30.09.2019 - 12:51: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Дэйвида Дюка - Карим_Хайдаров.
30.09.2019 - 11:53: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Владимира Васильевича Квачкова - Карим_Хайдаров.
29.09.2019 - 19:30: СОВЕСТЬ - Conscience -> РУССКИЙ МИР - Карим_Хайдаров.
29.09.2019 - 09:21: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> КОЛЛАПС МИРОВОЙ ФИНАНСОВОЙ СИСТЕМЫ - Карим_Хайдаров.
29.09.2019 - 07:41: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Михаила Делягина - Карим_Хайдаров.
26.09.2019 - 17:35: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Андрея Пешехонова - Карим_Хайдаров.
26.09.2019 - 16:35: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
26.09.2019 - 08:33: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от О.Н. Четвериковой - Карим_Хайдаров.
26.09.2019 - 06:29: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Ю.Ю. Болдырева - Карим_Хайдаров.
24.09.2019 - 03:34: ТЕОРЕТИЗИРОВАНИЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ - Theorizing and Mathematical Design -> ФУТУРОЛОГИЯ - прогнозы на будущее - Карим_Хайдаров.
24.09.2019 - 03:32: НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ - New Technologies -> "Зенит"ы с "Протон"ами будут падать - Карим_Хайдаров.
Bourabai Research Institution home page

Боровское исследовательское учреждение - Bourabai Research Bourabai Research Institution