Магнетиктер

1. Магнетиктер классификациясы
2. Магнитомеханикалық құбылыстар. Атомдар мен молекулалардың магнит моменттері
3. Диамагнетизм
4. Парамагнетизм
Магнетиктер классификациясың баяндау үшін ең әуелі әр түрлі заттардың магнетик қасиеттері арқылы сипаттауға болатын шамаларды қарастыралық. Осы мақсатпен заттың бірлік көлеміндегі магниттелу шамасын анықтайтын магниттік қабылдағыш х деген шама енгізілген.
Көлем бірлігіндегі х қабылдағыштың орнына кейде, бір киломоль затқа келетін киломолярлы қабылдағыш хкм (хкат) (жай химиялық заттар үшін кило-атомды) немесе бірлік массаға келетін меншкті қабылдағыш хмен алынады. Осы қабылдағыштар мәндерінің арасында мынадай қатыстар бар:
ХKM=ХVКM, мұндағы Vкм— заттың киломольдық көлемі (м3)кмоль есебіндегі мұндағы — зат тығыздығы (кг/м3 есебіндегі). Бұл кезде х — өлшемсіз шама болады, хкм (немесе хкат) шамасының өлшемділігі м3/кмоль немесе м3/кат), ал хмен — м3/кг.
Заттың моліне (грамм-молекулаға) келетін қабылдағыш молярлы (жай химиялық заттар үшін — атомды) деп атыйды. Хм=Хvм болағындығы анық, мұндағы Vм— заттың мольдық көлемі (см3/моль). Х км (СИ системасында) және Хм (Гаусс системасында) мәндерінің арасында мынадай қатынас бар:

Барлық магнетиктер таңбалары және магнит қабылдағыштықтарына қарай үш топқа бөлінеді:
I) диамагнетиктер, мұнда х-ның мәні теріс, абсолют шамасы жағынан өте аз болып келеді
(Хкм ~ 10-8 10-7 м3(кмоль);
2) парамагнетиктер, мұнда х-ның мәні аса үлкен емес, бірақ оң болып келеді
        
        Жоспар
Магнетиктер
1. Магнетиктер классификациясы
2. Магнитомеханикалық құбылыстар. Атомдар мен молекулалардың магнит
моменттері
3. Диамагнетизм
4. ... ... ... ... баяндау үшін ең әуелі әр түрлі заттардың
магнетик қасиеттері арқылы сипаттауға болатын ... ... ... ... ... ... магниттелу шамасын анықтайтын магниттік
қабылдағыш х деген шама енгізілген.
Көлем бірлігіндегі х ... ... ... бір ... ... киломолярлы қабылдағыш хкм (хкат) (жай химиялық заттар үшін кило-
атомды) немесе бірлік массаға келетін меншкті қабылдағыш хмен ... ... ... ... ... ... бар:
хkm=хVкm, мұндағы Vкм— ... ... ... ... ... — зат ... ... есебіндегі). Бұл кезде
х — өлшемсіз шама ... хкм ... ... ... ... ... ... ал хмен — м3/кг.
Заттың моліне (грамм-молекулаға) келетін қабылдағыш молярлы ... ... үшін — ... деп ... ... болағындығы анық,
мұндағы Vм— заттың мольдық көлемі (см3/моль). Х км (СИ ... Хм ... ... ... арасында мынадай қатынас бар:
Барлық магнетиктер таңбалары және магнит қабылдағыштықтарына қарай үш
топқа бөлінеді:
I) диамагнетиктер, ... ... мәні ... абсолют шамасы жағынан өте
аз болып ... ~ 10-8 10-7 ... ... ... ... мәні аса ... ... бірақ оң болып
келеді
(Хкм ~ 10-710-6 м3/кмоль);
3) ферромагнетнктер, мұнда х-ның мәні оң және өте ... ... ... (хкм ~ 103 ... ... ... х тұрақты болып келетін диа-және
паромагнетиктерден айырмашылығы сол ... ... ... ... кернеулігінің функцинсы болып табылады.
Сөйтіп, магниттелу векторы J (пара-және ... ... ... сол ... ... олар ... бағытта да болуы
мүмкін. Диэлектриктерде поляризация векторы да әрқашан Е ... ... ... ... ... мен ... ... моменттері
Молекулалық токтар жайындағы Ампер гипотезасы магнетиктердегі көптеген
құбылыстарды түсіндіретінін біз VII тарауда ... ... ... ... оң зарядталған ядродан және оны айнала қозғалған теріс
зарядталған ... ... ... ... ... ... ... табиғаты түсінікті бола бастады.
1913 жылы Нильс Бор дамытқан теория бойынша атомдардағы электрондар
дөңгелек ... ... ... ... ... ... кез келген ауданшадан, бірлік уақытта ev заряды өтеді, мұнда е ... ... v — ... секундтағы оборот саны (1-сурет).
1-сурет
Демек, орбита бойымен қозғалған электрон ток күші i = ev ... ток ... ... ... ... ... ... және токтың бағыты бір-біріне қарама-қарсы ... ... ... ... ... мынаған тең:
pm=іS=evr2,
мұндағы r — орбнта радиусы. 2rv көбейтіндісі электрон ... ... ... ... оны ... ... болады:
(51.1)
(51.1) өрнегі электронның орбита мен қозғалысынан ... ... оны ... ... ... м о м е н т і деп атайды.
pm векторының ... ... ... оң ... ал ... ... сол бурандалы системаны құрады.
Орбита бойынша қозғалған электрон мынадай импульс моментіне ие болады:
L=mvr
(51.2)
(т — ... ... L ... ... орбитальды механикалық
моменті деп атайды. Ол электрон қозғалыс бағытымен оң винт ... ... рт және L ... бағыттары қарама-қарсы болады.
Элементар бөлшектің магнит моментінің онын механикалық моментіне
қатынасы ... ... деп ... ... үшін ол ... тең
(«—» таңбасы моменттер бағытының қарама-қарсы екенін көрсетеді).
Гаусс системасында гиромагниттік қатынас мынаған тең:
Электрон зырылдауық сияқты ядроны ... ... ... Бұл ... және м а г н и т о м е х а н и к а л ы қ деп ... негізінде жатады, магнетикті магниттеуден ол ... ... ... ол магниеттеледі. Бірінші құбылысты
алғаш рет эксперимент түрінде Эйнштейн мен де Хаас, ал ... ... мен де ... ... негізінде мынадай ұғым жатыр.
Егер магнетик стерженьді магниттесек, онда электронның орбитальды ... өріс ... ... ол ... ... ... қарама-қарсы
орналасады. Нәтижесінде электронның қосынды механикалық моменті
нольден өзгеше болады (алғашқыда ... ... ... бағдарының
салдарынан ол нольге тең ... ... + ... системаларының
импульс моменті өзгеріссіз қалуы керек. Сондықтан стержень— ... ... ... ... айналысқа келеді. Магниттелу бағытының өзгерісі
стерженьнің айналыс бағытының өзгерісіне ... ... ... ... моделі ретінде айналып тұрған орындыққа
адамды отырғызып, оның ... ... ... ... ... ... ... Адам велосипед доңғалағын жоғары қарай айналдыратын болса,
өзі доңғалақтың айналу бағытына қарама-қарсы жаққа ... ... ... ... ... ... да, адам ... жаққа қарай
айналады.
Эйнштейн мен де Хаастың тәжірибесі төмендегідей жүзеге асырылды.
Серпімді шиыршықталған ... жұқа ... ... ... оны ... ... ... магнит өрісімен стерженьді магниттеген уақытта
жіптің бұралуы өте аз болады. ... ... үшін ... ...... жиілігі системаның механикалық тербелісінің
меншікті жиілігімен тең етіп ... ... ... ... Осы ... ... ... жіпке бекітілген
айнадан шағылысқан жарық ебелегіні4 ығысуын ... ... ... ... ... ... ... — гаусс системасында)
шамасына тең болатын ... ... ... ... Сөйтіп,
молекулалық токтарды туғызатын заряд тасымалдаушы-ларының таңбасы, электрон
зарядының таңбасымен тура ... ... ... нәтиже күткен (5.1.3)
гиромагниттік қатынастың мәнінен екі есе артып кетті.
Барнетт тәжірибесін түсіндіру үшін, мынаны еске түсірейік, ... да бір ... ... ... ... жасағанда гироскоптың
осін, гирископтың меншікті және оны ... ... ... ... ... Егер ... ілгішке бекітілген гироскопты центрден
тепкіш машинаның дискісіне орнатып, оны айналысқа ... ... осі ... ... ... әрі ... айналу бағыты
дискінің айналу бағытымен дәл ... ... ... ... ... ... гироскоптың осі 180°-қа бұрылады, яғни айналыстың
екеуінің де ... ... дәл ... ... ... ... өзі осінен өте жылдам айналатын етіп жасады,
осы кезде пайда болатын магниттелуді өлшеді. Осы тәжірибенің нәтижесінде ... (51.3) ... екі ece ... ... ... ... былай қарай электронның (51.1) және (51.2) орбитальдық
моменттерінен басқа Ls ... ... және pms ... моменттері
болатындығы анықталды, бұлар үшін гиромагниттік қатынасы мынaған тең:
яғни ... де Хаас және ... ... ... ... дәл
келеді. Осыдан темірдің магниттік қасиеттері электрондардың орбитальдығынан
емес, керісінше, меншікті магниттік моментінен ... ... ... ... ... электронды өз
осінен айналып тұрған зарядталған шар ретінде қарастыра отырып ... ... ... ... ... ... моменті спин деген
атқа ие болды (ағылшынша to spin — ... ... ... шыққан). Алайда
мұндай түсі кейбір қарама-қарсы қайшылықтарға келтіретінін байқап, ... ... ... ... бас ... тура ... ... уақытта
меншікті механикалық момент (спин) және осыған байланысты меншікті (спинді)
магнит моменті, электрондардың массасы мен ... ... ... ... ... ... ... элементар бөлшектерде
де спин болады.
Элементар бөлшектердің спины ħ шамасының ... ... ... ... тең, ол h ... ... 2-ге бөлгенге тең:
ħ = =1,05 ∙ 10-34дж ∙ сек-=1,05 ∙ 10-27дж ∙ сек. ... ... ... үшін Ls= осыған байланысты электрон спины
-гe тең деп айтады. Сонымен, элементар заряд е зарядтың ... ... ... сияқты ħ-ты импульс моментінің табиғи бірлігі ретінде
қарастыруға болады.
(51.4) өрнегіне сәйкес электронның ... ... ... ... тең:
(51.6)
Мына
=0,927-10-23 джоуль/тесла =0,927∙10-20 (51.7)
шаманы Бор магнетоны деп атайды. Демек, электроннын меншікті магнит ... бір ... ... ... моменті оның құрамына енетін электрондардың орбитальды
және меншікті моменттерінен, сондай-ақ ядроның магнит ... ... ... моменті электрондардың моменттерінен ... кем ... көп ... ... оны ... атомның магнит моменті
электрондардың магнит моменттерінің ... ... тең ... ... ... ... де ... құрамына кіретін
электрондардың магнит моменттерінің қосындысына тек деп есептейміз. Атомдар
мен молекулалардың магнит моменттеріне экспериментальдық ... ... және ... ... ... тәжірибесінде үлкен градиентті магнит
өрісі арқылы молекулалық шоқ ... ... әр ... ... ... ерекше формада жасау есебінен алуға болады.
(48.8) өрнегіне сәйкес шоқтың атомдары немесе ... ... әсер ... ... шамасы мен таңбасы өріс бағыты мен рm векторының арасындағы а бұрышқа
байланысты болады. Бағыт бойынша молекулалар моменттерінің ... ... ... ... мәні 0-ден -ге ... өзгеретін бөлшектер болады.
Осыған байланысты, ... ... шоқ ... арасымен өткенде,
экранда созылған тұтас із қалдырады деп ұйғарылған. Оның шеті а = 0 ... ... ... ... ... ... күтпеген
нәтиже берді. Өріс жоқта алынған тұтас созылған іздің ... шоқ ... ... ... жеке ... ... және Герлах тәжірибелері, магнит өрісіне қарағанда, атомдар мен
молекулалардың магнит моменттері бағдарланатын ... тек ... ... ... яғни өpic ... ... ... проекииясы квантталады.
Магнит өрісінің бағытында, магнит моменті проекциясының мүмкін болатын
мәндерінің саны әр түрлі атомдар үшін ... ... ... ... мыс
және сілті металдарының атомдары үшін ол екіге тең, ал ванадий, азот ... үшін — ... ... үшін — ... ... үшін алтыға, темір
үшін— тоғызға, кобальт үшін онға тең және т. б.
Атомдардың магнит моменттерін өлшеу Бор магнетонының ... ... ... ... ... ауытқуы байқалмайды, бұл оларда магниттік
моменттері жоқ екенін ... ... ... қозғалған электрон зырылдауыққа ұқсас. Сондықтан, оған
сыртқы күштің әсеріне ұшыраған гироскоптың өзгеріс-сипатының ... ... ... атап ... белгілі бір жағдайда электрон орбитасының
прецессиясы пайда болуы тиіс. Егер атом сыртқы В магнит ... ... үшін ... ... іске ... Бұл ... орби-таға айналдырушы
момент М= [рmВ] әсер етеді, ол электронның рm орбитальды магнит ... ... ... ... (бұл ... ... момент L
өріске қарсы орналасады). М моментінің әсерінен L және рm ... ... ... векторының бағытын айнала прецессия туғызады, оның
жылдамдығын оңай табуға болады (I томдағы 44-параграфты ... ... dt ... ... dL ... ... ... вскторы да, М векторы сияқты, В мен L арқылы жүргізілген ... әрі ... ... ... ... ... — рт мен В ... бұрыш.
L векторы жатқан жазықтық dt уақыт аралығында В бағытын айнала мынадай
бұрышқа ... ... dt ... ... ... ... жылдандығын
табамыз:
Осы өрнекке электронның магниттік және механикалық ... (51.3) ... ... ... ... системасында
(52.1) жиілікті лармор прецессиясының ж и i л і г і немесе жай ларморлы
жиілік деп атайды. Ол — ... ... ... ... орбитаның еңкею
бұрышына, орбитаның радиусына немесе электронның жылдамдығына байланыссыз.
Демек, ол атомның ... ... ... ... үшін ... болады.
Орбита препессиясы электронның өріс бағытын айналғандағы қосымша
қозғалысына жағдай жасайды. Егер ... ... ... ... ... ... алынған электронның r' қашықтығы ... ... ... ... r' ... бойымен өтер еді.
2-сурет
Оған дөңгелек ток ... ... еді ... ... , оның ... моменті
(52.2)
2-суретте көрсетілгендей, В-ға қарама-қарсы жаққа бағытталған. Бұл
момент индукцияланған магнит моменті деп аталады.
Шынында, электрондардың ... ... ... ... әр ... отырады. Сондықтан (52.2) формуласындағы -ның орнына уақыт
бойынша орташа мәнін алу керек. Бұл ... мән В ... ... ... бағдарлауымен сипатталатын бұрышының мәніне
байланысты. Атап ... В ... ... ... үшін r' тұрақты
және ол орбитанын r радиусына тең. Жазықтығы В ... ... ... ... r' ... r'=r sin t заңы ... өзгереді. Мұндағы ... ... ... ... ... ... ... В
векторы мен орбита сурет жазықтығында жатыр).
3-сурет
Демек,
және синус квадратының орташа мәні - ... ... a-ның ... ... ... мәндері арқылы, оларды тең ықтималды
деп санап, орташа мәніне келтірсек, онда
(52.3)
Бірнеше электронды атомдарда ... ... ... ... ... әрбір электрон үшін жеке (52.3) орташа мән жазуға
болады.
(52.2) ... (52.1) ... үшін ... және үшін
(52.3) мәнін ... ... онда бір ... ... ... орташа мәнін төмендегі түрде өрнектеуге болады:
(52.4)
(«—» таңбасы және В ... ... ... ... ... ... деп ұйғардық. Басқаша жағдайда (мысалы эллипстік
орбита үшін) r2-ның орнына -ні алу, яғни ... ... ... қашықтығын алу керек.
(52.4) өрнекті барлық электрондар үшін қосып, aтомның индукцияланған
магнит моментін тұтас ... ... саны z атом ... тең ... белгілі).
Сонымен, сыртқы магнит өрісінің әсерінен, барлық ... ... ... ... ... электрон орбитасының прецессиясы
пайда болады. Прецессияға себепші болатын электрондардың қосымша қозғалысы,
өріске қарсы ... ... ... ... ... ... (52.5) лармор предессиясы барлық заттарда болады. Алайда атомдар
өзінен-өзі магнит моменттеріне не ... ... ... ... ... индукциялап қана қоймай, атомның магнит моментін өріс ... ... оған ... әсер ... Бұл ... пайда болған оң
(яғни өpic бойымен ... ... ... индукцияланған теріс
моменттен едәуір көп ... ... ... ... оң ... да ... ... сияқты көрсетеді.
Диамагнетизм тек атомдары магнит моменттері ... ... ... ... ... орбитальды және спинді магнит моменттерінің
векторлық қосындысы нольге тең). Егер осындай зат үшін (52.5) ... ... ... көбейтсек, онда килограмм-атомдық заттың магнит моменті
шығады. Оны өpic кернеулігі Н-қа бөлсек, онда ... ... хкат ... ... ... ... ... тең. Сондықтан деп ұйғаруға болады, сөйтіп,
(52.6)
Электрон орбиталарының радиустарының шамасы 10-10 м ... ... (52.6) ... сәйкес килограмм-атомның диамагниттік
қабылдағыштығы 10-8—10-7 ретті болады. Бұл ... ... ... ... рт ... моменті нольден өзгеше болған жағдайда зат
парамагниттік ... ... ... ... ... атомдарды В бойымен
орналастыруға, ал жылулық қозғалыс оларды барлық бағытта ... ... ... ... өріс ... моменттердің неғұрлым В көп
болса, соғұрлым көп болатын, ал температура артқан ... мәні ... да бір ... ... ... ... ... дәлелдеген заңы бойынша, заттың килограмм-
атом парамагниттік қабылдағыштығы мынаған тең:
(53.1)
мұндағы С —Кюри ... ол ... ... ... Т — ... ... теориясын 1905 ж. Ланжевен дамытқан. Біз
осы теорияның ... аса ... ... ... аса ... ... ... тұралық.
(48.6) формуласы бойынша, магнит өрісінде атом рm мен В векторларының
арасындағы бұрышқа тәуелді болатын W= — pmB cosv ... ... ... ... ... белгілі бағыт бойымен тепе-тең бөлінуі
Больцман заңына бағынуға ... (I ... (109.3) ... ... заң ... атомның магнит моменті В ... ... ... ол ... v мен v+dv ... ... ...

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Реферат
Көлемі: 9 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 300 теңге









Ұқсас жұмыстар
Тақырыб Бет саны
Магнетиктер. Диа- және парамагнетиктер6 бет
Магнетиктердің түрлері және қасиеттері29 бет
Магнетизм3 бет
Қатты денелердің магниттік қасиеттері50 бет
Айнымалы магнит өрiсi12 бет
Атомдар мен молекулалардың сыртқы магнит және электр өрістерімен әсерлесуі. Магниттік резонанс59 бет
Еңбекақы түрлері мен мағнасы73 бет
Жер сілкінудің магнитудасы11 бет
Жердің магнит өрісі10 бет
Жердің магнит өрісін зерттеу20 бет


+ тегін презентациялар
Пәндер
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить


Зарабатывайте вместе с нами

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Сіз үшін аптасына 5 күн жұмыс істейміз.
Жұмыс уақыты 09:00 - 18:00

Мы работаем для Вас 5 дней в неделю.
Время работы 09:00 - 18:00

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь