8.3 Природа діамагнетизму

Діамагнітний ефект заключається у намагнічуванні речовини назустріч напрямку діючого на неї зовнішнього магнітного поля, що

приводить до його послаблення.

Розглянемо рух електрона по коловій орбіті радіусом г з кутовою швидкістю <в0. За відсутності зовнішнього магнітного поля на нього діє доцентрова сила

- т ел ®ог ' природа якої зараз нас не цікавить. При накладенні зовнішнього магніт-Рисунок 8 б ного поля Во на електрон буде додатково діяти

сила Лоренца Рл — qQ)0гB0, направлена в

нашому випадку теж до центра орбіти (рис.8.6). Під дією цих двох сил зміниться кутова швидкість. Вона зросте на величину ті, яка назива­ється частотою Лармора, і стане рівною 0) = <оо н-о^.

Згідно з другим законом Ньютона Р0+Бл =тел(02г   =>   тел(02г + ясо0гВ0 = тел(со0+соІ.)2г.

Розкриваючи дужки і нехтуючи доданком, який містить о)2 , так як

він набагато менший за інші із-за нескінченно малого значення часто­ти Лармора ((Оь « (00), одержуємо

«V =^~. (8-12) Ь 2тел

Збільшення кутової швидкості приводить до зростання орбітального струму електрона, а отже і орбітального магнітного моменту на вели­чину

2 2.

ДМ = ц05ЛІ = -р0тпЛі^ = -Ь^В0. (8.13)

2к 4тел

Цей індукований магнітний момент направлений проти зовнішнього поля В0.

У випадку, коли напрямок руху електрона буде протилежний, ніж на рис.8.6, сила Лоренца буде направлена від центра, частота обе­ртання електрона зменшиться, орбітальний магнітний момент змен­шиться, і індукований магнітний момент ДМ буде направлений знову таки проти зовнішнього поля В0.

У випадку, коли зовнішнє поле В0 не перпендикулярне площині орбіти, виникає прецесія орбіти навколо цього поля, подібно прецесії гіроскопа. При цьому також виникає індукований магнітний момент, але дещо менший. Отже діамагнетики намагнічуються в напрямку, протилежному зовнішньому полю і послаблюють його..

Таким чином, діамагнітний ефект заключається в послабленні зовнішнього магнітного поля за рахунок зміни орбітального руху еле­ктрона і виникнення протилежно направленого індукованого магніт­ного моменту. Цей ефект має місце в усіх магнетиках, але порівняно з іншими магнітними ефектами (парамагнітним, феромагнітним) може бути домінуючим, як це спостерігається у діамагнетиках, чи навпаки не проявлятись.