Диамагнетизм

Диамагнетизм обусловлен небольшим изменением угловой скорости орбитального вращения электронов при попадании атомов в магнитное поле. Диамагнитный эффект является проявлением закона электромагнитной индукции на атомном уровне. Электронную орбиту можно рассматривать как замкнутый контур. Изменение внешнего магнитного поля, пересекающего электрический контур, индуцирует в нем ток такого направления, магнитное поле которого будет противодействовать внешнему изменению (Ленца правило). Поэтому при помещении диамагнетика в магнитное поле происходит как бы «экранирование» внешнего магнитного поля возникающим внутренним полем, направленным противоположно внешнему. Противодействие внешнему полю выражается в некотором торможении угловой скорости орбитального движения электронов. Магнитное поле вызывает прецессию орбиты вокруг направления поля, что вызывает появление добавочного момента, направленного против поля.

Прецессионный диамагнитный эффект является универсальным, и присущ всем веществам (см. диамагнетики). Однако металлы и полупроводники представляют особый случай, так как в этих веществах наряду с диамагнетизмом атомных остовов имеет место диамагнетизм электронов проводимости — Ландау Диамагнетизм. Этот вид диамагнетизма связан с изменением орбитального движения свободных электронов, появляющимся во внешнем магнитном поле. Диамагнетизм электронного газа перекрывается в несколько раз большим парамагнетизмом, обусловленным наличием у электронов собственного спинового магнитного момента. Диамагнетизм и парамагнетизм электронов проводимости являются чисто квантовыми эффектами.

При не очень высоких температурах тепловое движение атомов слабо влияет на движение электронов в них. Поэтому диамагнетизм. практически не зависит от температуры. Если атомы не изолированы друг от друга, а, напротив, сильно взаимодействуют между собой, например, в жидкостях или твердых телах, то электронные оболочки таких атомов деформируются, и наблюдаемый диамагнетизм оказывается часто меньше, чем у изолированных атомов.

Удлиненный образец диамагнетика в однородном магнитном поле ориентируется перпендикулярно силовым линиям поля (вектору напряженности поля). Из неоднородного магнитного поля он выталкивается в направлении уменьшения напряженности поля.

Диамагнетизм присущ все веществам. Универсальность магнетизма обусловлена именно диамагнетизмом. Однако он может маскироваться более сильными эффектами, по сравнению с которыми им можно пренебречь. Диамагнетизм электронных оболочек выступает на первый план, когда собственный магнитный момент атомов равен нулю (т. е. спиновые магнитные моменты попарно скомпенсированы).