19
Диа- и параметрики
Как известно, индукция магнитного поля в веществе может услышаться или ослабляться по сравнению с вакуумом. В первом случае вещество называют параметриком, во втором — диамагнетиком.*) В чем же причина пара- и диамагнетизма?
Кратко природу параметризма можно объяснить так. В atomах (или молекулах) электроны движутся по замкнутым траекториям (орбитам). Эти мелчайшие электрические точки, называемые молекулярными, создают магнитное поле. В отсутствие внешнего магнитного поля из-за теплового движения atomов плоскости орбит ориентированны беспорядочно, поэтому индукция собственного магнитного поля, создаемого всеми atomами, в среднем равна нулю.
Когда же вещество помещают во внешнее магнитное поле, плоскости орбит электронов (подобно рамкам с током) частично поворачивают, так, чтобы векторы индукции создаемых им们 полей складывают с вектором индукции внешнего поля. В результате суммарная магнитная индукция оказывается больше индукции внешнего поля.
Приода диамагнетизма более сложная. Чтобы ее понять, вспомним явление электромагнитной индукции (Физика 9, § 92, 93). При изменении магнитного потока через электрический контур в нем возникает индукрованный электрический ток. Согласно правилам Ленца, этот ток имеет такое направление, что создаваемое им магнитное поле превращает изменению магнитного потока. В контуре, не обладающим электрическим сопротивлением, например в сверхпроводящем контуре или в «контуре», образуемом электроном, движущимся в.atome по своей орбите, индуцированный ток не затухает. Он сохраняет до тех пор, пока существует внешнее магнитное поле. Magнитное поле индуцированного тока направлено противоположно внешнему полю, так что суммарная магнитная индукция в веществе умеется.
В каждом веществе проявляется оба эффектива. С одной стороны, внешнее магнитное поле ориентируется орбиты электронов и вседействие этого успливается. С другой стороны, оно изменяет скорость движения электронов по орбитам и вседействие этого, в соответствии с законами электромагнитной индукции, ослабляется.
Уменышение магнитного поля обычно очень мало, и поэтому диамагнетизм заменено проявляется лишь в тех веществ, атомы которых собственного магнитного поля не создают (и в которых, следовательно, нет параметрического эффектива).
Простейший диамагнитный atom можно представить себе следующим образом: два электрона врашают вокруг ядра по одному орбите, но в противоположных направлениях. В этом случае создаемые электронами магнитные поля компенсируют друг друга, и поворот плоскости орбиты не приводит к усплению магнитного поля. А вот диамагнитный эффектива проявляется в полной мере. Расмотрим его подробнее.
Пусть каждый электрон в atomе в отсутствие внешнего магнитного поля движется по круговой орбите радиусом со скоростью . При включении магнитного поля возникнет выходе электрической поле, которое изменяет скорость движения электрона. Предположим, что теперь она равна . Если считать, что вектор магнитной индукции перепendlкулярен плоскости орбиты, то на электрон состоянии магнитного поля действует сила Лоренца, равная по модулю .
Запишем второй закон Ньютона для движения электрона по орбите до и после включения магнитного пола