الدايامغناطيسية والبارامغناطيسية
حتى بدون وجود ترتيب مغناطيسي، تستجيب المواد للحقل المطبق: تقاوم المواد الدايامغناطيسية الحقل بشكل ضعيف من خلال التيارات المستحثة، بينما تنجذب المواد البارامغناطيسية إليه مع محاذاة جزئية لعزومها الموجودة مسبقًا.
Definition
الدايامغناطيسية هي مغنطة ضعيفة ومستقلة عن درجة الحرارة تعارض الحقل المطبق، وتنشأ من التغيرات التي يسببها الحقل في الحركة المدارية الإلكترونية؛ أما البارامغناطيسية فهي مغنطة موازية للحقل تنتج عن المحاذاة الجزئية للعزوم المغناطيسية الذرية أو إلكترونات التوصيل الموجودة مسبقًا.
Scope
يغطي هذا الموضوع الاستجابات المغناطيسية غير التعاونية للمادة: الدايامغناطيسية لانجفان ولاغمور الناتجة عن التيارات المدارية المستحثة، والبارامغناطيسية كوري للعزوم الموضعية التي تتبع قانون كوري، والبارامغناطيسية باولي لإلكترونات التوصيل التي تحددها كثافة الحالات عند مستوى فيرمي، بالإضافة إلى الدايامغناطيسية لانداو لغاز الإلكترونات. ويحدد القابلية المغناطيسية واعتمادها على درجة الحرارة كنقطة انطلاق ينحرف عنها الترتيب المغناطيسي المدفوع بالتبادل.
Core questions
- كيف تمنح التيارات المدارية المستحثة كل مادة استجابة دايمغناطيسية؟
- لماذا تتبع القابلية البارامغناطيسية للعزوم الموضعية قانون كوري بتناسب عكسي مع درجة الحرارة؟
- لماذا تكون بارامغناطيسية باولي لإلكترونات التوصيل شبه مستقلة عن درجة الحرارة؟
- كيف تتحد المساهمات المختلفة لتعطي القابلية المقاسة لمادة صلبة حقيقية؟
Key concepts
- القابلية المغناطيسية
- دايامغناطيسية لارمور ولانجفان
- بارامغناطيسية قانون كوري للعزوم الموضعية
- بارامغناطيسية باولي لإلكترونات التوصيل
- دايامغناطيسية لانداو لغاز الإلكترونات
Key theories
- قانون كوري للبارامغناطيسية
- بالنسبة للعزوم المغناطيسية الموضعية غير المتفاعلة، فإن التنافس بين محاذاة الحقل والاضطراب الحراري يعطي قابلية تتناسب عكسياً مع درجة الحرارة، وهو قانون كوري، والذي يمثل السلوك الحدي فوق أي انتقال للترتيب المغناطيسي.
- بارامغناطيسية باولي
- في المعدن، يمكن فقط لإلكترونات التوصيل القريبة من سطح فيرمي أن تعيد توجيه نفسها في حقل، لذا فإن قابليتها البارامغناطيسية تتحدد بكثافة الحالات عند مستوى فيرمي وهي شبه مستقلة عن درجة الحرارة، على عكس استجابة كوري للعزوم الموضعية.
Clinical relevance
تُشخّص قياسات القابلية المغناطيسية الطابع المغناطيسي للمواد، وتكشف عن سلوك العزم الموضعي مقابل السلوك المتنقل وكثافة الحالات في المعادن؛ كما تكمن الدايامغناطيسية والبارامغناطيسية وراء الرفع المغناطيسي، والتباين في التصوير بالرنين المغناطيسي، ومعايرة الأدوات المغناطيسية.
History
وضع بيير كوري القانون التجريبي للقابلية البارامغناطيسية في تسعينيات القرن التاسع عشر؛ وقدم لانجفان النظرية الكلاسيكية للدايامغناطيسية والبارامغناطيسية في عام 1905، وأكمل معالجة باولي الكمومية لعام 1927 للبارامغناطيسية لإلكترونات التوصيل، تلتها دايمغناطيسية لانداو، الصورة الكاملة للمعادن.
Key figures
- Pierre Curie
- Paul Langevin
- Wolfgang Pauli
Related topics
Seminal works
- blundell2001
- ashcroft1976
Frequently asked questions
- هل تظهر جميع المواد الدايامغناطيسية؟
- نعم؛ الاستجابة المدارية المستحثة التي تنتج الدايامغناطيسية عالمية، ولكنها ضعيفة جدًا وعادة ما تكون محجوبة في المواد التي تحتوي أيضًا على عزوم بارامغناطيسية أو ترتيب مغناطيسي، والتي تعطي مساهمات أكبر ومعاكسة.
- لماذا تعد بارامغناطيسية باولي أضعف بكثير من بارامغناطيسية كوري؟
- في المعدن، يمنع مبدأ باولي معظم إلكترونات التوصيل من إعادة التوجيه؛ فقط الجزء الصغير القريب من سطح فيرمي يمكنه الاستجابة، لذا فإن القابلية أصغر بكثير وشبه مستقلة عن درجة الحرارة مقارنة بالعزوم الموضعية القابلة للتوجيه بحرية.