常见的非顺磁性物质质有哪些

研究凝聚态物质各种磁性表现的起因是磁性物理的主要任务,其中强磁性物质在技术领域有着突出作用,所以影响强磁性物质磁性的机理是我们课程最为关注的

如果磁是电磁以太涡旋一个磁鐵,没看到任何电磁以太的涡旋为什么会有磁性?我们的回答是:物质的磁性起源于原子中电子的运动电子的运动会产生一个电磁以呔的涡旋。

早在1820年丹麦科学家奥斯特就发现了电流的磁效应,第一次揭示了磁与电存在着联系从而把电学和磁学联系起来。

为了解释詠磁和磁化现象安培提出了分子电流假说。安培认为任何物质的分子中都存在着环形电流,称为分子电流而分子电流相当一个基元磁体。当物质在宏观上不存在磁性时这些分子电流做的取向是无规则的,它们对外界所产生的磁效应互相抵消故使整个物体不显磁性。在外磁场作用下等效于基元磁体的各个分子电流将倾向于沿外磁场方向取向,而使物体显示磁性

磁现象和电现象有本质的联系。物質的磁性和电子的运动结构有着密切的关系乌伦贝克与哥德斯密特最先提出的电子自旋概念,是把电子看成一个带电的小球他们认为,与地球绕太阳的运动相似电子一方面绕原子核运转,相应有轨道角动量和轨道磁矩另一方面又绕本身轴线自转,具有自旋角动量和楿应的自旋磁矩施特恩-盖拉赫从银原子射线实验中所测得的磁矩正是这自旋磁矩。(现在人们认为把电子自旋看成是小球绕本身轴线的轉动是不正确的)

电子绕原子核作圆轨道运转和绕本身的自旋运动都会产生电磁以太的涡旋而形成磁性,人们常用磁矩来描述磁性因此电子具有磁矩,电子磁矩由电子的轨道磁矩和自旋磁矩组成在晶体中,电子的轨道磁矩受晶格的作用其方向是变化的,不能形成一個联合磁矩对外没有磁性作用。因此物质的磁性不是由电子的轨道磁矩引起,而是主要由自旋磁矩引起每个电子自旋磁矩的近似值等于一个波尔磁子 。 是原子磁矩的单位 。因为原子核比电子重2000倍左右其运动速度仅为电子速度的几千分之一,故原子核的磁矩仅为电孓的千分之几可以忽略不计。

孤立原子的磁矩决定于原子的结构原子中如果有未被填满的电子壳层,其电子的自旋磁矩未被抵消原孓就具有“永久磁矩”。例如铁原子的原子序数为26,共有26个电子在5个轨道中除了有一条轨道必须填入2个电子(自旋反平行)外,其余4個轨道均只有一个电子且这些电子的自旋方向平行,由此总的电子自旋磁矩为4

当磁化强度M为负时,固体表现为抗磁性Bi、Cu、Ag、Au等金属具有这种性质。在外磁场中这类磁化了的介质内部的磁感应强度小于真空中的磁感应强度M。抗磁性物质的原子(离子)的磁矩应为零即不存在永久磁矩。当抗磁性物质放入外磁场中外磁场使电子轨道改变,感生一个与外磁场方向相反的磁矩表现为抗磁性。所以抗磁性来源于原子中电子轨道状态的变化抗磁性物质的抗磁性一般很微弱,磁化率H一般约为-10-5为负值。

非顺磁性物质质的主要特征是不论外加磁场是否存在,原子内部存在永久磁矩但在无外加磁场时,由于顺磁物质的原子做无规则的热振动宏观看来,没有磁性;在外加磁场作用下每个原子磁矩比较规则地取向,物质显示极弱的磁性磁化强度与外磁场方向一致,

为正而且严格地与外磁场H成正比。

非順磁性物质质的磁性除了与H有关外还依赖于温度。其磁化率H与绝对温度T成反比

式中,C称为居里常数,取决于顺磁物质的磁化强度和磁矩夶小

非顺磁性物质质的磁化率一般也很小,室温下H约为10-5一般含有奇数个电子的原子或分子,电子未填满壳层的原子或离子如过渡元素、稀土元素、钢系元素,还有铝铂等金属都属于顺磁物质。

对诸如Fe、Co、Ni等物质在室温下磁化率可达10-3数量级,称这类物质的磁性为铁磁性

铁磁性物质即使在较弱的磁场内,也可得到极高的磁化强度而且当外磁场移去后,仍可保留极强的磁性其磁化率为正值,但当外场增大时由于磁化强度迅速达到饱和,其H变小

铁磁性物质具有很强的磁性,主要起因于它们具有很强的内部交换场铁磁物质的交換能为正值,而且较大使得相邻原子的磁矩平行取向(相应于稳定状态),在物质内部形成许多小区域——磁畴每个磁畴大约有1015个原孓。这些原子的磁矩沿同一方向排列假设晶体内部存在很强的称为“分子场”的内场,“分子场”足以使每个磁畴自动磁化达饱和状态这种自生的磁化强度叫自发磁化强度。由于它的存在铁磁物质能在弱磁场下强列地磁化。因此自发磁化是铁磁物质的基本特征也是鐵磁物质和顺磁物质的区别所在。

铁磁体的铁磁性只在某一温度以下才表现出来超过这一温度,由于物质内部热骚动破坏电子自旋磁矩嘚平行取向因而自发磁化强度变为0,铁磁性消失这一温度称为居里点 。在居里点以上材料表现为强顺磁性,其磁化率与温度的关系垺从居里——外斯定律

反铁磁性是指由于电子自旋反向平行排列。在同一子晶格中有自发磁化强度电子磁矩是同向排列的;在不同子晶格中,电子磁矩反向排列两个子晶格中自发磁化强度大小相同,方向相反整个晶体 。反铁磁性物质大都是非金属化合物如MnO。

不论茬什么温度下都不能观察到反铁磁性物质的任何自发磁化现象,因此其宏观特性是顺磁性的M与H处于同一方向,磁化率 为正值温度很高时, 极小;温度降低 逐渐增大。在一定温度 时 达最大值 。称 为反铁磁性物质的居里点或尼尔点对尼尔点存在 的解释是:在极低温喥下,由于相邻原子的自旋完全反向其磁矩几乎完全抵消,故磁化率 几乎接近于0当温度上升时,使自旋反向的作用减弱 增加。当温喥升至尼尔点以上时热骚动的影响较大,此时反铁磁体与顺磁体有相同的磁化行为

三、电子轨道磁矩与轨道角动量的关系

设轨道半径為r (圆轨道)、电子速率为v

对处于氢原子基态的电子,

电子的轨道角动量(圆轨道)

由于电子带负电电子轨道磁矩与轨道角动量的关系是:

(此式雖由圆轨道得出,但与量子力学的结论相同)

在这里要特别强调指出的是:电子轨道磁矩与轨道角动量成正比

四、电子自旋磁矩与自旋角動量的关系

实验证明:电子有自旋(内禀)运动,相应有自旋磁矩大小为

自旋磁矩和自旋角动量 S 的关系:

在这里又要特别强调指出的是:电子洎旋磁矩又与自旋角动量成正比磁矩与角动量成正比不是偶然的。因为电子的角动量越大它所带动的电磁以太涡旋的角动量也越大,磁矩当然也就越大了这也就从另一个侧面印证了磁是以太的涡旋。

铁是顺磁性的 铜是逆磁性的 这个為什么在这里提问。。

这个都200问 他们都说了 轮也轮不到我5555

铁是顺磁性的 铜是逆磁性的

铁的最外层电子是2个,偶磁矩的原子;能沿同┅方向排列这个是顺顺磁性的;但是如果在溶液中,被强氧化物氧化成为三价铁那么就不是顺磁性的了,这个就要看在溶液分子的碰撞是奇磁矩占上风还是偶磁矩占上风奇磁矩占上风就是逆磁矩的。只有那些没有变价的金属才能很好判断具体的顺逆磁性上面的只是栲虑到了金属,而没有扩展到微观那就是溶液中的金属离子的磁矩关系。 碱金属、铝土金属是逆磁性镧系、锕系中的一些也是逆磁性 問题实际上很简单,所以答复也就没有那么书面化

逆磁性的还有锰 \铬\锗\硅等 和大多数过渡金属

铁是顺磁性的 铜是逆磁性的 逆磁性的还有锰

鐵是顺磁性的 铜是逆磁性的

铁是顺磁性的 铜是逆磁性的 逆磁性如锰、铬、铂等

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