第6节抗磁性顺磁性和铁磁性课件教学资料.pptx

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1、1第第6节节-抗磁性、顺磁性和铁磁性课件抗磁性、顺磁性和铁磁性课件2磁介质放在磁场中发生磁化，其宏观磁性来源于：磁介质放在磁场中发生磁化，其宏观磁性来源于：（1）在磁场中，原子中的电子轨道将发生旋进；）在磁场中，原子中的电子轨道将发生旋进；（2）具有磁矩的原子在磁场中各种取向的平均效果。具有磁矩的原子在磁场中各种取向的平均效果。磁化规律：磁化规律：抗磁性：抗磁性：0磁化率抗磁性：抗磁性：磁矩为零的原子构成的物体，磁矩为零的原子构成的物体，在磁场中磁化后，在磁场中磁化后，物体的宏观磁性与外磁场相反。物体的宏观磁性与外磁场相反。顺磁性：顺磁性：具有磁矩的原子构成的物体，具有磁矩的原子构成的物体，在

2、磁场中磁化后，在磁场中磁化后，物体的宏观磁性与外磁场相同。物体的宏观磁性与外磁场相同。3dPld BPl l（1）电子轨道在磁场中旋进产生的宏观磁性）电子轨道在磁场中旋进产生的宏观磁性BdPlPl l旋进角动量与外磁场同方旋进角动量与外磁场同方向，与旋进角动量相应的向，与旋进角动量相应的轨道磁矩（感应磁矩）与轨道磁矩（感应磁矩）与外磁场方向相反。外磁场方向相反。感应磁矩是抗磁性的来源。感应磁矩是抗磁性的来源。4电子轨道旋进频率：电子轨道旋进频率：一个原子中的一个原子中的Z个电子形成的环流：个电子形成的环流：一个原子中的一个原子中的Z个电子轨道旋进引起的磁矩为：个电子轨道旋进引起的磁矩为：磁化强

3、度磁化强度（单位体积中的磁矩（单位体积中的磁矩)：单位体积的原子数单位体积的原子数电子轨道在磁场中旋进产生的宏观磁性具有抗磁性电子轨道在磁场中旋进产生的宏观磁性具有抗磁性5具有磁矩的原子在磁场中的附加能量：具有磁矩的原子在磁场中的附加能量：当达到热平衡时，原子的分布服从当达到热平衡时，原子的分布服从波尔兹曼分布率波尔兹曼分布率低能级原子低能级原子 比比 高能级原子高能级原子 多多（2）具有磁矩的原子在磁场中各种取向的平均效果）具有磁矩的原子在磁场中各种取向的平均效果产生宏观磁性产生宏观磁性=J B cos 就平均效果来说，平均磁矩与外磁场同方向，表现出顺磁性。就平均效果来说，平均磁矩与外磁场同

4、方向，表现出顺磁性。J 和外磁场夹角和外磁场夹角 90o的原子的能级的原子的能级6可算出平均磁矩为可算出平均磁矩为磁化率：磁化率：（一个原子磁化率）（一个原子磁化率）磁化率与绝对温度成反比，与实验得到的居里定律一致。磁化率与绝对温度成反比，与实验得到的居里定律一致。平均磁矩平均磁矩7对于对于 J 0 的原子在磁场作用下有顺磁性也有抗磁性。在的原子在磁场作用下有顺磁性也有抗磁性。在室温下，顺磁性磁化率比抗磁性磁化率大室温下，顺磁性磁化率比抗磁性磁化率大2或或3个数量级，个数量级，物体表现出顺磁性。物体表现出顺磁性。物体的宏观磁性不仅取决于原子的磁性，而且取决于分子的物体的宏观磁性不仅取决于原子的

5、磁性，而且取决于分子的构成构成。如。如JN=3/2，JO=2，但是，但是N2的总角动量为零，因而表现的总角动量为零，因而表现为抗磁性；而为抗磁性；而O2的总角动量却不为零的总角动量却不为零,为顺磁性。为顺磁性。对于对于J=0的原子，上式第二项为的原子，上式第二项为0，就只有抗磁性了。，就只有抗磁性了。综合（综合（1）（）（2），得到一个原子的磁化率：），得到一个原子的磁化率：8铁磁性物质：铁磁性物质：Fe、Co、Ni，以及某些稀土元素和一些氧化物。以及某些稀土元素和一些氧化物。铁磁性铁磁性铁磁性：铁磁性：在受外磁场磁化时，显示比顺磁性强很多的磁性，在受外磁场磁化时，显示比顺磁性强很多的磁性，而

6、且去了磁场之后，还保留了磁性。而且去了磁场之后，还保留了磁性。磁畴磁畴是铁磁质中已经存在的许多自发的均匀磁化小区域。是铁磁质中已经存在的许多自发的均匀磁化小区域。为什么铁磁质有这么大的磁性？因为它存在为什么铁磁质有这么大的磁性？因为它存在磁畴。磁畴。未加外磁场之前，各个磁畴有各不相同未加外磁场之前，各个磁畴有各不相同的取向，对外的效果相互抵消；加外磁的取向，对外的效果相互抵消；加外磁场之后，各磁畴的磁矩方向向外磁场转场之后，各磁畴的磁矩方向向外磁场转动，对外就显示较强的宏观磁性。动，对外就显示较强的宏观磁性。铁磁质中起主要作用的是电子的自旋磁矩。电子自旋磁矩可以铁磁质中起主要作用的是电子的自旋磁矩。电子自旋磁矩可以不靠外磁场、在小范围内取得一致方向而形成磁畴。不靠外磁场、在小范围内取得一致方向而形成磁畴。