Դիամագնիսականություն

Դիամագնիսականությունը (անգլ.՝ diamagnetism) այն երևույթն է, երբ նյութը մագնիսանում է արտաքին մագնիսական դաշտին հակառակ ուղղությամբ։ Այն նյութերը, որոնք դրսևորում են դիամագնիսական հատկություններ ընդունված է անվանել դիամագնիսներ։ Դիամագնիսներ են ազոտը, արծաթը, ջուրը, բիսմութը և այլն։ Դիամագնիսականություն դիտվում է այնպիսի նյութերի մոտ, որոնց ատոմները արտաքին մագնիսական դաշտի բացակայության դեպքում չունեն մագնիսական մոմենտ։ Դիամագնիսականությունն առաջին անգամ հայտնաբերվել է 1778 թվականին Սեբալդ Ջաստինուս Բրուգմանսի (անգլ.՝ Sebald Justinus Brugmans) կողմից, երբ նա նկատեց, որ բիսմութե առարկան վանվում է մագնիսական դաշտի կողմից։

Տեսություն խմբագրել

Դիամագնիսներ խմբագրել

Որոշ դիամագնիսներ^[1]
Նյութ	χ (× 10⁻⁵)
Ամոնիակ	−26
Բիսմութ	−16.6
Սնդիկ	−2.9
Արծաթ	−2.6
Ածխածին(ադամանդ)	−2.1
Ածխածին(գրաֆիտ)	−1.6
Կապար	−1.8
Աղ(NaCl)	−1.4
Պղինձ	−1.0
Ջուր	−0.91
Գերհաղորդիչ	−10⁵

Արտաքին թույլ մագնիսական դաշտերի դեպքում նյութի մագնիսացվածության I վեկտորի և մագնիսական դաշտի H լարվածության կապը տրվում է հետևյալ առնչությամբ

\mathbf {I} =\chi \mathbf {H}

որտեղ χ հաստատունը կոչվում է տվյալ նյութի մագնիսական ընկալունակություն։ Իսկ մագնիսական դաշտի լարվածության H վեկտորի և ինդուկցիայի B վեկտորի կապը թույլ մագնիսական դաշտերի դեպքում տրվում է

\mathbf {B} =\mu \mathbf {H}

առնչությամբ, որտեղ $\mu =1+4\pi \chi$ հաստատունը կոչվում է տվյալ նյութի մագնիսական թափանցելիություն։ Դիմամագնիսների համար $\chi <0$ և $\mu <1$ : Աջակողմյան աղյուսակում բերված են որոշ դիամագնիսների մագնիսական ընկալունակությունների արժեքները միավորների ՍԳՎ համակարգում։ Քանի որ դիամագնիսների համար $\chi <0$ , ապա մագնիսացման հետևանքով ստեղծված մագնիսական դաշտը հակառակ է ուղղված արտաքին մագնիսական դաշտին։ Մագնիսացումը ձգտում է թուլացնել մագնիսական դաշտը նյութի ներսում։ Կախված մագնիսական ընկալունակության արժեքից՝ տարբեր նյութեր տարբեր չափով են թուլացնում նյութի ներսի դաշտը։ Գերհաղորդականության վիճակում գտնվող նյութը գործնականում ամբողջությամբ չեզոքացնում է մագնիսական դաշտը (երբեմն ասում են, ու գերհաղորդիչը իր միջից դուրս է հանում արտաքին մագնիսական դաշտի ուժագծերը)։ Գերհաղորդիչների այսպիսի վարքը հայտնի է Մեյսների էֆեկտ անվամբ։

Լանգեվինի տեսությունը խմբագրել

Արտաքին թույլ մագնիսական դաշտում մագնիսական մոմենտ չունեցող ատոմը պտտվում է լարմորյան հաճախությամբ, որը որոշվում հետևյալ կերպ

\mathbf {\omega } ={\frac {e}{2mc}}\mathbf {B}

որտեղ e-ը տարրական լիցքն է, m-ը էլեկտրոնի զանգվածն է, c-ը՝ լույսի արագությունը, իսկ B-ը մագնիսական դաշտի ինդուկցիայի վեկտորը։ Բանաձևից երևում է, որ լարմորյան պտույտի անկյունային արագությունը ունի նույն ուղղությունը ինչ մագնիսական դաշտի ինդուկցիան։ Սա նշանակում է, որ այդ պտույտով պայմանավորված մագնիսական մոմենտը ուղղված կլինի B-ին հակառակ(քանի որ էլեկտրոնի լիցքը բացասական է)։ Տարբեր ատոմների կողմից ստեղծված այսպիսի մագնիսական մոմենտները կգումարվեն և կստեղծեն արտաքին B դաշտին հակառակ ուղղված մագնիսական դաշտ։ Սա դիամագնիսականության որակական բացատրությունն է՝ հիմնված ազատ վիճակում մագնիսական մոմենտ չունեցող ատոմների լարմորյան պտույտի վրա, որը տեղի է ունենում արտաքին հաստատուն մագնիսական դաշտի ազդեցությամբ։ Քանակական մանրամասն դատողությունների արդյունքում կարելի է հանգել մագնիսացվածության վեկտորի հետևյալ արտահայտությանը^[2]

\mathbf {I} =-{\frac {NZe^{2}}{6mc^{2}}}<R^{2}>\mathbf {H}

որտեղ N-ը միավոր ծավալում ատոմների թիվն է, Z-ը՝ ատոմի կարգաթիվը, R-ը՝ էլեկտրոնի և ատոմի միջուկի հեռավորությունն է, իսկ <>-ով նշանակված է ներսում գրված մեծության միջին արժեքը։ Քանակական այս դատողություններն առաջին անգամ արել է Լանգեվինը և դիամագնիսականության այս տեսությունը, որն, ի միջի այլոց, կիսադասական տեսություն է՝ հիմնված ատոմի Բորի մոդելի վրա, հաճախ անվանում են Լանգեվինի տեսություն, իսկ այսպիսի պրոցեսով պայմանավորված դիամագնիսականությունը՝ Լանգեվինի դիամագնիսականություն։

Լանդաուի դիամագնիսականություն խմբագրել

Դիամագնիսականության Լանգեվինի տեսութունը չի կարող բացատրել մետաղների դիամագնիսականությունը քանի որ մետաղներում էլեկտրոնների մի մասը(ազատ էլեկտրոնները) տեղայնացված չէ ատոմների շուրջը։ Մետաղի ազատ էլեկտրոնների ամբողջությունը կարելի է դիտարկել որպես էլեկտրոնային գազ։ Էլեկտրոնային գազի դիամագնիսականության տեսությունը մշակել է Լև Լանդաուն^[3], այդ իսկ պատճառով մետաղների դիամագնիսականությունը ստացել է Լանդաուի դիամագնիսականություն անվանումը։

Ծանոթագրություններ խմբագրել

↑ Nave, Carl L. «Magnetic Properties of Solids». Hyper Physics. Վերցված է 2008 թ․ նոյեմբերի 9–ին-ին.
↑ Д.В.Сивухин, ed. (1983). общий курс физики, том 3. электричество. издательство «наука», Москва.
↑ L.D. Landau (1930). «Diamagnetismus der metalle». Zeitschrift für Physik, vol. 64, issue 9-10.

Արտաքին հղումներ խմբագրել

The Feynman Lectures on Physics Vol. II Ch. 34: The Magnetism of Matter

Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկված Հայկական սովետական հանրագիտարանից (հ․ 3, էջ 373)։

[hyper-1] Nave, Carl L. «Magnetic Properties of Solids». Hyper Physics. Վերցված է 2008 թ․ նոյեմբերի 9–ին-ին.

[Sivuhin-2] Д.В.Сивухин, ed. (1983). общий курс физики, том 3. электричество. издательство «наука», Москва.

[3] L.D. Landau (1930). «Diamagnetismus der metalle». Zeitschrift für Physik, vol. 64, issue 9-10.

[1]

[2]

[3]