Магнитное поле в веществе

Задание. Объясните, почему, говорят, что теория диамагнетизма Ланжевена объясняет диамагнетизм прецессией Лармора?
Решение. Основную идею теории диамагнетизма по Ланжевену можно объяснить, рассматривая рис.1., на котором изображен магнитный диполь, соответствующий изменению магнитного момента электронной орбиты в результате ларморовой прецессии.

Рассмотрим движение электрона внутри атома (рис.1). Если в некоторый момент времени возникает магнитное поле, то движение электрона изменяется, а именно появляется прецессия Лармора. Так как заряд электрона отрицательный ω―↑↑B―. На рис.1 это соответствует дополнительному вращению электрона против часовой стрелки, при рассмотрении рисунка сверху. Вращение частицы, несущей отрицательный заряд против часовой стрелки - это то же самое, что ток, который течет по часовой стрелке. При этом дополнительное магнитное поле направлено против внешнего поля B―. Так, существование диамагнетизма можно объяснить наличием прецессии Лармора.
Заключение
К парамагнетикам относятся вещества, у которых магнитный момент атомов или молекул отличен от нуля в отсутствие внешнего магнитного поля:


Рис.2.7. Парамагнетик в
отсутствие поля (а) и во
внешнем магнитном поле (б)


П
оэтому парамагнетики при внесении их во внешнее магнитное поле намагничиваются в направлении поля. В отсутствие внешнего магнитного поля парамагнетик не намагничен, так как из-за теплового движения все магнитные моменты атомов ориентированы беспорядочно, и поэтому намагниченность равна нулю (рис.2.7 а). При внесении парамагнетика во внешнее магнитное поле устанавливается преимущественная ориентация магнитных моментов атомов по полю (рис.2.7 б). Полной ориентации препятствует тепловое движение атомов, которое стремится разбросать моменты. В результате такой преимущественной ориентации парамагнетик намагничивается, создавая собственное магнитное поле, которое, накладываясь на внешнее, усиливает его. Этот эффект называется парамагнитным эффектом или парамагнетизмом.
У парамагнетиков также наблюдаются Ларморова прецессия и диамагнитный эффект, как и во всех веществах. Но диамагнитный эффект слабее парамагнитного и подавляется им, оставаясь незаметным. Для парамагнетиков χ тоже невелика, но положительна, порядка ~10^-7 –10^-4, а з начит, μ немногим больше единицы.
Так же, как и для диамагнетиков, зависимость магнитной восприимчивости парамагнетиков от внешнего поля линейная (рис.5.8).
Преимущественная ориентация магнитных моментов по полю зависит от температуры. С ростом температуры усиливается тепловое движение атомов, следовательно, ориентация в одном направлении становится затруднена и намагниченность уменьшается. Французский физик П.Кюри установил следующую закономерность: где С – это постоянная Кюри, зависящая от рода вещества. Классическая теория парамагнетизма была развита в 1905 г. П. Ланжевеном.