 | Pobierz cały dokument spektroskopia.elektronowego.rezonansu.doc Rozmiar 943 KB |
SPEKTROSKOPIA ELEKTRONOWEGO REZONANSU PARAMAGNETYCZNEGO
Materiały magnetyczne.
Diamagnetyzm.
Podstawową wielkością, która charakteryzować nam będzie własności magnetyczne substancji jest podatność magnetyczna określona wzorem:
, (1)
gdzie: M jest to namagnesowanie zdefiniowane jako moment magnetyczny przypadający na jednostkę objętości, H jest makroskopowym natężeniem pola magnetycznego. W układzie jednostek CGS Gaussa χ jest bezwymiarowe, jednakże często podatność magnetyczna bywa zdefiniowana w odniesieniu do jednostki masy lub mola substancji i wtedy wyrażamy ją w cm3/g lub w cm3/mol. Substancje o małej, ujemnej wartości podatności magnetycznej nazywamy diamagnetykami. Substancje o niewielkiej ale dodatniej podatności nazywamy paramagnetykami natomiast dla ferromagnetyków podatność jest dodatnia i duża lub bardzo duża.
Atomy lub cząsteczki substancji diamagnetycznych nie posiadają momentów magnetycznych. Natomiast jeśli umieścimy diamagnetyk w zewnętrznym polu magnetycznym, wówczas ładunki elektryczne dążą do częściowego ekranowania wnętrza ciała przed przyłożonym polem magnetycznym. Zatem stosownie do znanego z elektrodynamiki prawa Lenza, następuje indukowanie się prądu ekranującego, który z kolei indukuje moment magnetyczny o zwrocie przeciwnym do przyłożonego zewnętrznego pola magnetycznego. Moment magnetyczny związany z tym prądem nosi nazwę momentu diamagnetycznego. Efektem oddziaływania zewnętrznego pola magnetycznego z wyindukowanym momentem diamagnetycznym jest wypychanie próbki diamagnetycznej z pola magnetycznego.
Podatność diamagnetyczna obliczona przez Langevina wyraża się wzorem:
, (2)
gdzie: Z - liczba atomowa, e - ładunek elektronu, N - liczba atomów przypadająca na jednostkę objętości, m - masa elektronu, c- prędkość światła, rśr - średnia odległość elektronu od jądra.
Typowe wartości wyznaczone doświadczalnie dla gazów szlachetnych przedstawiono w tabeli 1.
Tabela 1
|
He |
Ne |
Ar |
Kr |
Xe |
χM 10-6 cm3/mol |
-1.9 |
-7.2 |
-19.4 |
-28 |
-43 |
W przypadku wielu układów cząsteczkowych cząsteczek podatność diamagnetyczna zawiera dodatkowy człon, który związany jest z tzw. paramagnetyzmem van Vlecka. Układ taki może być zarówno dia- jak para- magnetykiem, w zależności od tego, który człon jest większy.
Idealny diamagnetyzm zaobserwowano w nadprzewodnikach. Okazuje się, że poniżej temperatury przejścia w stan nadprzewodzący w nadprzewodniku obserwujemy tzw. efekt Meissnera, który polega na wyindukowaniu tak silnego momentu diamagnetycznego, który redukuje pole magnetyczne w nadprzewodniku do zera.
Paramagnetyzm.
 | Pobierz cały dokument spektroskopia.elektronowego.rezonansu.doc rozmiar 943 KB |