Диамагнетизм

Опубликовано 28.04.2010 Ведущий Евгений Глазков

Наблюдая магнитооптические явления, Фарадей пришел к убеждению, что изменяется сама внутренняя структура тела, помещенного в магнитное поле. Поэтому он решил исследовать, испытывают ли тела, помещаемые в магнитное поле, механические изменения и какие именно. В ходе этих исследований он сделал еще одно большое открытие - обнаружил, что кусок тяжелого стекла, помещенный перед полюсом мощного электромагнита, испытывает слабое отталкивание. Главным в открытии Фарадея было не экваториальное расположение тела, а отталкивание некоторых тел магнитным полюсом. Такое явление было обнаружено и у многих других твердых тел, жидкостей и тканей человеческого тела; им обладают также многие газы. Все эти тела Фарадей назвал диамагнетиками. Теория диамагнетизма была одной из самых щекотливых проблем второй половины XIX века. Майкл Фарадей выдвинул две различные гипотезы. Согласно первой, молекулы диамагнитных веществ под действием поля намагничиваются в направлении, противоположном направлению намагничивания парамагнитных веществ; согласно второй гипотезе, отталкивание диамагнитных тел магнитным полюсом лишь кажущееся и обусловлено разностью притяжений, т.е. тем, что среда, в которой тело находится, притягивается сильнее, чем само тело. Диамагнетизм можно рассматривать как следствие индукционных токов, наводимых в заполненных электронных оболочках ионов внешним магнитным полем. Эти токи создают в каждом индуцированный магнитный момент, направленный, согласно правилу Ленца, навстречу внешнему полю (независимо от того, имелся ли первоначально собственный момент или нет и как он был ориентирован). Идеальный диамагнетизм носит некооперативный характер и характеризуется отрицательной, не зависящей от температуры магнитной восприимчивостью. Диамагнетизм входит в состав любого магнитного состояния вещества, но он обычно пренебрежимо мал по сравнению с магнетизмом, обусловленным наличием спонтанных магнитных моментов в системе. У чисто диамагнитных веществ электронные оболочки (молекул) не обладают постоянным моментом. Моменты, создаваемые отдельными электронами в таких в отсутствие внешнего поля взаимно скомпенсированы. В частности, это имеет место в ионах и молекулах с целиком заполненными электронными оболочками, например в инертных газах, в молекулах. Универсальность магнетизма обусловлена именно диамагнетизмом. Однако он может маскироваться более сильными эффектами, по сравнению с которыми им можно пренебречь. Диамагнетизм электронных оболочек выступает на первый план, когда собственный магнитный момент атомов равен нулю (т. е. спиновые магнитные моменты попарно скомпенсированы).