12 Fotonli kristallar va ularning xossalari

83 - §. Қаттиқ жисмларнинг магнит хусусиятлари

80 - § да келтирилган натижалардан, орбитал ва спин магнит моментларини жамлашда уларнинг тўла компенсациялаши содир бўлиши мумкин, у ҳолда атомнинг натижавий магнит моменти нолга тенг бўлади. Бундай компенсация содир бўлмаса қаттиқ жисмларнинг магнит хусусиятлари ҳар хил бўлиши мумкин.

Магнит қабул қилувчанликнинг абсолют қиймати ва ишорасига қараб, барча жисмларни учта катта гуруҳга бўлиш мумкин: диамагнетиклар, парамагнетиклар ва ферромагнетиклар.

Диамагнит жисмлар

Атомлари доимий магнит моментига эга бўлмаган моддалар (Be, C, He, Mg) диамагнит хусусиятига эга бўладилар. Диамагнит хусусияти, моддалар атомлари электронларининг орбитал ҳаракатларини ташқи магнит майдон тъсирида ўзгариши ҳисобига пайдо бўлади.

Бу ўзгариш барча жисмларга хос бўлиб, жуда кучсиз бўлади ва нисбатан кучли парамагнит ва ферромагнит хусусиятлар бўлган ҳолда кўринмай қолади. Шу сабабли, диамагнетизм, тоза кўринишда, атомларнинг натижавий магнит моменти нолга тенг бўлган моддаларда кузатилади.
Моддаларда диамагнетизм табиатини кўриб чиқиш учун r радиусли орбита бўйича электрон ҳаракатини олайлик. Ташқи магнит майдони йўқлигида электронга таъсир этувчи марказга интилма куч қуйидагига тенгдир:

бу ерда - электроннинг айлана бўйлаб ҳаракатининг чизиқли тезлиги, - электрон ҳаракатининг бурчакли тезлиги.

Орбитал текислигига перпендикуляр бўлган Н – ташқи магнит майдони қўйилганда, электронга орбита радиуси бўйлаб йўналган Лоренц кучи таъсир этади (145 - расм):

бу ерда В₀ – майдон индукцияси.

145 – расм.Орбита бўйлаб ҳаракатланаётган электронга таъсир этувчи куч йўналиши
Натижавий марказга интилма куч


ёки

га тенг бўлади. Бу ерда қуйидагига эга бўламиз:

, (83.1)


, (83.2)


- Лармор бурчакли частота деб аталади.
Шундай қилиб, ташқи магнит майдон электроннинг орбита бўйлаб бурчакли частотасини ўзгаришига олиб келади. Бу ўзгариш барча электронларга тегишли бўлади, уларнинг орбиталари радиусига ва ҳаракатининг чизиқли тезлигига боғлиқ бўлмайди. Лармор бурчак частотаси йўналиши майдон индукцияси йўналишига мос келади.

146 – расм.Диамагнетикда ташқи майдон қўйилганда электрон орбитасининг прецессияси
Умумий ҳолда, орбита текислигига Н перпендикуляр бўлмаганда, майдон таъсирида, орбита прецессияси яъни орбита текислигига ўтказилган нормал – орбитал момент майдон атрофида конус чизабошлайди (146 – расм). Бу электрон орбитасининг Н майдон атрофидаги прецессияси, электроннинг қўшимча ҳаракатини ҳосил қилади. Электроннинг бу қўшимча ҳаракати қуйидаги ёпиқ токни ҳосил қиламиз:
, (83.4)

бу ерда - прецессия частотаси .

I элементар ток қуйидаги магнит моментига эга бўлади


, (83.5)

бу ерда прецессия контури юзаси. Шу сабабли

, (83.6)

бу ҳар бир электроннинг ташқи магнит майдони таъсирида Н йўналишига тескари бўлган қушимча индукцияланган магнит моментидир.

Бирлик ҳажмда n та атом бўлган ҳолда, магнитланиш жадаллиги
, (83.7)

магнит қабул қилувчанлик

, (83.8)

бўлади. Бу ерда Z – атомдаги электронлар сони, - ядродан электронгача бўлган масофанинг ўртача квадрати.

Демак, диамагнит жисмлар учун ва манфийдир. У ташқи майдон кучланганлигига ва температурага боғлиқ эмас. Диамагнит жисмлар ташқи майдон йўналишига тескари йўналишида магнитланадилар, натижада ундан кучли майдон соҳасидан итарилиб чиқилади.