Diyamanyetizma ve Paramanyetizma
Manyetik düzen olmasa bile, malzemeler uygulanan bir alana tepki vermektedir: diyamanyetik maddeler indüklenmiş akımlar aracılığıyla alana zayıfça karşı koyarken, paramanyetik maddeler mevcut momentlerinin kısmen hizalanmasıyla alana çekilmektedir.
Tanım
Diyamanyetizma, uygulanan bir alana karşı koyan, zayıf, sıcaklıktan bağımsız bir mıknatıslanma olup, alanın neden olduğu elektronik yörünge hareketindeki değişikliklerden kaynaklanmaktadır; paramanyetizma ise, önceden var olan atomik veya iletim elektronu manyetik momentlerinin kısmi hizalanmasıyla üretilen, alana paralel bir mıknatıslanmadır.
Kapsam
Bu konu, maddenin işbirliğine dayalı olmayan manyetik tepkilerini kapsamaktadır: indüklenmiş yörünge akımlarından kaynaklanan Langevin ve Larmor diyamanyetizması, Curie yasasını takip eden lokalize momentlerin Curie paramanyetizması ve Fermi seviyesindeki durum yoğunluğu tarafından belirlenen iletim elektronlarının Pauli paramanyetizması ile birlikte elektron gazının Landau diyamanyetizması incelenmektedir. Manyetik süseptibilite ve sıcaklık bağımlılığı, değişimle yönlendirilen manyetik düzenin ayrıldığı bir temel olarak belirlenmektedir.
Temel sorular
- İndüklenmiş yörünge akımları her malzemeye nasıl diyamanyetik tepki vermesini sağlamaktadır?
- Lokalize momentlerin paramanyetik süseptibilitesi neden sıcaklıkla ters orantılı olarak Curie yasasını takip etmektedir?
- İletim elektronlarının Pauli paramanyetizması neden neredeyse sıcaklıktan bağımsızdır?
- Çeşitli katkılar, gerçek bir katının ölçülen süseptibilitesini vermek üzere nasıl birleşmektedir?
Anahtar kavramlar
- Manyetik süseptibilite
- Larmor ve Langevin diyamanyetizması
- Lokalize momentlerin Curie yasası paramanyetizması
- İletim elektronlarının Pauli paramanyetizması
- Elektron gazının Landau diyamanyetizması
Temel kuramlar
- Paramanyetizmanın Curie yasası
- Lokalize, etkileşmeyen manyetik momentler için, alan hizalanması ile termal düzensizlik arasındaki rekabet, sıcaklıkla ters orantılı bir süseptibilite, yani Curie yasasını vermektedir; bu, herhangi bir manyetik düzenleme geçişinin üzerindeki sınırlayıcı davranıştır.
- Pauli paramanyetizması
- Bir metalde, sadece Fermi yüzeyine yakın iletim elektronları bir alanda yeniden yönlenebilmektedir, bu nedenle paramanyetik süseptibiliteleri Fermi seviyesindeki durum yoğunluğu tarafından belirlenmekte ve lokalize momentlerin Curie tepkisinin aksine sıcaklıktan neredeyse bağımsız olmaktadır.
Klinik önem
Süseptibilite ölçümleri, malzemelerin manyetik karakterini teşhis etmekte, lokal moment ile gezgin davranış arasındaki farkı ve metallerdeki durum yoğunluğunu ortaya koymaktadır; diyamanyetizma ve paramanyetizma ayrıca manyetik levitasyonun, manyetik rezonans görüntülemedeki kontrastın ve manyetik enstrümanların kalibrasyonunun temelini oluşturmaktadır.
Tarihçe
Pierre Curie, 1890'larda paramanyetik süseptibilitenin deneysel yasasını ortaya koymuştur; Langevin, 1905'te diyamanyetizma ve paramanyetizmanın klasik teorisini sunmuş, Pauli'nin 1927'deki iletim elektronu paramanyetizmasının kuantum tedavisi ve ardından Landau'nun diyamanyetizması, metaller için tabloyu tamamlamıştır.
Öne çıkan isimler
- Pierre Curie
- Paul Langevin
- Wolfgang Pauli
İlgili konular
Temel eserler
- blundell2001
- ashcroft1976
Sıkça sorulan sorular
- Tüm malzemeler diyamanyetizma göstermekte midir?
- Evet; diyamanyetizmayı üreten indüklenmiş yörünge tepkisi evrenseldir, ancak çok zayıftır ve genellikle paramanyetik momentlere veya manyetik düzene sahip, daha büyük, zıt katkılar veren malzemelerde maskelenmektedir.
- Pauli paramanyetizması neden Curie paramanyetizmasından çok daha zayıftır?
- Bir metalde Pauli ilkesi, çoğu iletim elektronunun yeniden yönlenmesini engellemektedir; sadece Fermi yüzeyine yakın küçük bir kısım tepki verebilmektedir, bu nedenle süseptibilite, serbestçe yönlenebilen lokalize momentlere kıyasla çok daha küçük ve neredeyse sıcaklıktan bağımsızdır.