下面来介绍各种磁介质啊 我们说这磁介质比电介质啊虽然从研究方法
是类似的,但是呢从磁介质来讲比电介质稍微要复杂一点,因为它
不仅仅有这各项同性线性介质然后非线性介质,在线性介质里还分
顺磁质抗磁质。那么我们来介绍一下 我们说对弱磁,弱磁性的
磁介质来讲,它可以分为顺磁质、抗磁质
那么还有一种是强磁性就是我们刚才说的铁磁质,铁磁质
那么我们说这些磁介质按照什么来分类呢?
我们也是从分子的微观结构来考虑
我们说我们也从微观的角度来分析 一般呢有两类分子
那么一类分子是什么呢?它本身分子的磁矩啊
是0,这种是什么分子呢?就是说它的
轨道磁矩再加上自旋磁矩,它的矢量和是0
因为你这个那那个原子原子核核外的电子它有的是
有若干个电子,对吧?所以呢每一个轨道的电,每一个电子的轨道磁矩
加在一起再加上每一个电子的自旋磁矩
所以总和呢有一类分子它的分子磁矩的矢量和是0,所以在没有外场的时候呢
它的分子磁距矢量和是0,这有点像电介质里的无极分子,当然是不一样的
机制是不同的,那么当然有了外场以后
这个会有变化,会有变化,还有一类分子
它呢本身就有固有磁矩 也就是说,轨道磁矩加上自旋磁矩怎么加也不会等于0
那么我们说这类分子呢因为方向取向是
机会均等的,所以Σ起来呢在没有外场的时候呢也是0
这个就有点像电介质里的有极分子 那么当然有了外场以后它也不等于0
那么我们下面现在呢先介绍顺磁质的磁化
顺磁质的磁化是分子它一般是有固有磁矩的
所以分子在外磁场下趋向于外磁场的排列
所以说成顺磁质的物质一般来讲就是
有固有磁矩就分子的每一个分子都有一定的磁矩,那么
在外磁场的作用下那么这些分子磁矩呢会趋向于外磁场排列
啊,当然分子的热运动会跟磁场作用呢相抵抗
那么为了让大家有一个图像那么我们呢看一看
顺磁质的磁化,啊,这里呢有一个软件 首先看看这个单电子
原子,就是电子饶核运动 那么它这个实际上它核运动呢电流是这样的,所以它的
电子是这么运动的,所以它的磁矩是这个方向啊,那么它的角动量呢
电子的角动量是向下的,所以从这个图像可以看到磁矩和角动量总是相反的
这是因为是电子在运动,啊这个是 这个是一个图像,另外一个呢这个
刚才的这个核外电子绕核运动 实际上呢它会在外磁场的作用下
其实会发生进动,这种进动呢跟你们力学里学的陀螺的进动是类似的
你可以看到就说比如每一个分子它的电子轨道
轨道运动,那么轨道运动呢刚才就说了有一个磁矩和一个角动量
那么这个角动量就在外场作用下它又会什么啊? 发生进动,所以这是那个进动
这是进动,这个是进动产生的附加磁矩 附加磁矩,那么这个是我们后面会讲到
大家可以去看这个抗磁质的时候就可以看到这个情况
所以我们下面来看顺磁质。顺磁质呢大家可以看到
没有外磁场的话每一个分子它都有固有磁矩而且呢它在
自己位置上做无规则运动所以这个很形象它就在那跳来跳去的啊,方向也机会均等
所以呢没有外磁场的话总体是没有磁场的,那么这张图是什么呢?是从这个角度看
从这个角度看,那么现在呢我逐步的增加磁场
我逐步的增加,0.1,它就稍微
比刚才活动的慢一点,啊,0.3,你看看
它就趋向于磁场了,磁场虽然不太强你看他就已经
在这有点往这个方向趋势了,然后再看
0.5啊,0.8看到吗
就热运动和磁场的运动呢是相抵抗的,但总体来讲 趋向于外磁场的方向越来越明显,对吧
然后再增加到0.9,你看,它就安稳多了啊 然后再增加,那么这就
增加到1的话它就产生一个,你看每一个分子磁矩的
分子电流在这些地方都是抵消的 那么外面有一圈附加的就是这个磁化电流
方向是一致的啊,所以这个这个课件呢可以比较形象的
来看到,微观上面我们是用计算机模拟,然后微观上看到原来
它是这样被磁化的。这样被磁化的。这个是顺磁质。
那么我们再看看抗磁质是什么样子
抗磁质呢本身组成抗磁质的分子是固有的磁矩是0
所以你看它现在啊这隐隐约约有一些点
有一些点,那么对应在这儿呢也就是标的是它的位置啊
但是它没有分子电流,也没有磁矩啊
但是都是这个分子所在的位置,看到了吗,都是这个分子所在的位置,那么
这些点的位置实际上标识了是原子所在处,那么现在呢我也是
增加磁场啊,0.1没什么变化 看到这个位置周围有一圈了吗
淡淡的 这儿有一圈了嘛,很淡啊,但是你们注意
在中间有一个尖尖的东西 你看它往哪个方向长随着我磁场增加你看它往哪个方向长
再增加0.3,看到吗? 0.4,0.5
0.6,往哪长的啊?0.7看到吗
看到吗?你看它这个长
这个当然也有热运动但是这里就没有去表现它
但是呢它在这个加了外磁场以后它实际上出来一个
这个这个箭头呢代表的是分子附加磁矩就
进动发生的附加磁矩,这个附加磁矩的方向呢是和外磁场方向相反的
外磁场是这个方向,这个呢是这个方向,啊 因此我们给它加到这儿呢你就看到
它就应该是这样的一个,这样的一个附加的磁场和外磁场方向呢是相反的
所以从微观上看,微观上看,本身有固有磁矩的 那么它会呢加了外磁场会趋向外磁场
没有固有磁矩的,那么加了外磁场以后它会在外磁场作用下 发生进动,静动而产生的附加磁矩
构成了这个附加场 产生这个磁化电流。当然
你会说那那些那个趋向于外磁场有固有磁矩的有没有这个作用呢?
也有。但是呢,前面那个 有固有磁矩的,它趋向于外磁场这个效果啊
远远地大于这种抗磁性,所以呢
在非那个就是有固有磁矩的这些物质当中
虽然有这种进动产生但是它不明显
跟这种就是跟它趋向于外磁场的效果啊要差很多很多倍
是很弱的,只有在本身固有磁矩是0的情况下
那么没有什么外,固有磁矩趋向于外磁场的这种
倾向,那么这时候进动的效果才会比较明显