順磁性和反磁性講課稿

1、順磁性和反磁性磁性的起源磁性的起源 磁從古代西元前就在中國及西方發(fā)現(xiàn)它的存在，不過當時認為他是一個奇物，而不知道這個就是磁，直到公元12世紀發(fā)現(xiàn)擁有磁力的磁鐵在無外力下會指向固定方向，而作為指南針做使用。 到了19世紀，物理學家又研究出磁與電的關係，進而發(fā)現(xiàn)並計算出有關磁力與電力大小的對應關係及公式。2磁化率（磁化率（magnetic susceptibility） 當物質(zhì)置於外加磁場 H 時，它的 磁化強度 M 將會發(fā)生變化。 兩者之間的關係可以下列公式表示M = H 稱為物質(zhì)的磁化率3順磁性（順磁性（paramagnetism） 順磁性的磁化率 為很小的正數(shù)，通常在 10-3 10-6 之

2、間，與反磁性一樣為弱磁性，但其磁化方向與外加磁場相同。 構(gòu)成順磁性的原因是因為原子或分子內(nèi)原子或分子內(nèi)有不成對電子出現(xiàn)有不成對電子出現(xiàn)，使順磁性物質(zhì)中每個每個原子的淨磁矩並不為零原子的淨磁矩並不為零，但由於原子與原子之間的磁矩方向不一而互相抵消，所以整體而言順磁性物質(zhì)的淨磁矩為零，而不具有磁性。4順磁性的特性順磁性的特性 當外加一磁場時，這種不成對的電子易受外加磁場的影響而旋轉(zhuǎn)，使這些原子磁矩順著外加磁場方向而排列，因而產(chǎn)生了與外加磁場方向相同的淨磁矩。5外加磁場方向外加磁場方向反磁性（反磁性（diamagnetism） 反磁性的磁化率為一極小負值， 通常在-10-5左右。 反磁性效應的發(fā)生，

3、是由於電子軌道運 動的結(jié)果。 由於反磁性物質(zhì)中每一個電子軌道上的 電子都是成對的，亦即每一個軌道上都有 二個自旋相反的電子，個別電子繞行原子 核所產(chǎn)生的磁矩會相互抵消，因此使得反 磁性物質(zhì)本身並不具有磁性，且其淨磁矩 為零。6反磁性的特性反磁性的特性 當外加一磁場於此物質(zhì)時，軌道上的電 子會失去平衡，使電子的軌道角動量改變， 而產(chǎn)生一淨磁矩，由冷次（Lentz）定律得 知，此淨磁矩的方向應與外加磁場的方向相反。7外加磁場方向外加磁場方向物質(zhì)內(nèi)部物質(zhì)內(nèi)部電子軌道電子軌道原子間的原子間的淨磁距淨磁距磁化率與磁化率與溫度的關係溫度的關係反磁性物質(zhì)反磁性物質(zhì)每一個電子軌道上的電子都是成對的電子繞行原子

4、核所產(chǎn)生的磁矩會相互抵消不受溫度影響順磁性物質(zhì)順磁性物質(zhì)原子或分子內(nèi)有不成對電子出現(xiàn)每個原子的淨磁矩並不為零，但由於原子與原子之間的磁矩方向不一而互相抵消淨磁矩會受熱擾動影響，而使得原子磁矩的排列受到破壞反磁性與順磁性的差異反磁性與順磁性的差異8順磁性物質(zhì)順磁性物質(zhì) 當以磁鐵靠近某 物質(zhì)時： 若物質(zhì)產(chǎn)生和磁鐵 的磁場相同方向的 磁性，則稱該物質(zhì) 具有順磁性順磁性 。 9BBSNSNNS順磁性產(chǎn)生示意圖:順磁性物質(zhì)順磁性物質(zhì) 常見的順磁物質(zhì)有氧氣、金屬鉑(白金)、一氧化氮、含摻雜原子的半導體如摻磷(P)或砷(As)的矽(Si)、由幅照產(chǎn)生位錯和缺陷的物質(zhì)等。 還有含導電電子的金屬如鋰(Li)、鈉

5、(Na)等，這些順磁(性)金屬的順磁磁化率卻與溫度無關，這種金屬的特殊順磁性是可以用量子力學解釋的。10反磁性物質(zhì)反磁性物質(zhì)11 當以磁鐵靠近某 物質(zhì)時： 若物質(zhì)產(chǎn)生和磁鐵 的磁場相反方向的 磁性，則稱該物質(zhì) 具有反磁性反磁性。ASNASNSN反磁性產(chǎn)生示意圖:反磁性物質(zhì)反磁性物質(zhì) 通常每個物質(zhì)都同時存在有順磁性跟反磁性，但反磁性實在是非常不明顯，如果東西又有強烈的順磁性，那幾乎是看不到反磁性的，所以反磁性物質(zhì)通常都是大家認為，對磁力沒有反應的物質(zhì)，像是水、DNA、石油、塑膠、水銀等。 另外，許多超導體在低於臨界溫度之時，也會具有反磁性，其內(nèi)部沒有磁力線通過，將外加磁場隔絕在外。12順磁性的應

6、用順磁性的應用(1) 順磁性雖是一種弱磁性，但也有其重要 的應用，例如，從順磁物質(zhì)的順磁性和順磁共振可以研究其結(jié)構(gòu)，特別是電子組態(tài)結(jié)構(gòu)；利用順磁物質(zhì)的絕熱退磁效應可以獲得約1-10-3K的超低溫度，這是一種產(chǎn)生超低溫度的重要方法。13順磁性的應用順磁性的應用(2) 在順磁性和順磁共振基礎上發(fā)展起來的順磁微波量子放大器，促進了激光器的研究和發(fā)明。 在生命科學方面，如血紅蛋白和肌紅蛋白在未同氧結(jié)合時為順磁性，但在同氧結(jié)合后便轉(zhuǎn)變?yōu)榭勾判?，這兩種弱磁性的相互轉(zhuǎn)變就反映了生物體內(nèi)的氧化和還原過程，因而其磁性研究成為這種重要生命現(xiàn)象的一種研究方法。14反磁性的應用反磁性的應用 磁浮列車:大家都知道磁浮列

7、車是利用磁力漂浮在地面上，不與地面接觸，因此沒有摩擦力的影響，若使用具逆磁性的超導體的話，將可以比浮得普通的電磁鐵更高，速度可以更快，且更為安全。 遮罩:有許多精密的儀器，容易被外在的磁場干擾，如果用超導體包覆儀器的話，超導體的逆磁性將隔絕外界的磁場，使測量更精準，也保護儀器。15參考文獻參考文獻 1. 維基百科-磁 /wiki/%E7%A3%81 2.磁性物質(zhì)（）反磁性、順磁性 1.tw/ wordpress/?p=22512 3.順磁性應用 http:/cht.a- E7%A3%81%E6%80%