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順磁性
鎖定
順磁性(paramagnetism)是指材料對磁場響應很弱的磁性。如用磁化率 k=M/H 來表示(M和H分別為磁化強度和磁場強度),從這個關係來看,磁化率k是正的,即磁化強度的方向與磁場強度的相同,數值為10-6~10-3量級。
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一些原子核(如1H,7Li,11B,13C,17O等以及中子)具有磁矩,在磁場作用下會產生順磁性,但其順磁磁化率比電子對順磁性的貢獻小得多,只有10-6~10-10量級。因而在討論物質的順磁性時,可不計及核的順磁性。
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- 中文名
- 順磁性
- 外文名
- paramagnetism
- 學 科
- 電磁學
- 磁化率
- 正值
- 遵 循
- 居里定律、居里-外斯定率
- 公 式
- κ=C/T
順磁性簡介
順磁性(paramagnetism)是指材料對磁場響應很弱的磁性。如用磁化率k=M/H來表示(M和H分別為磁化強度和磁場強度),從這個關係來看,磁化率k是正的,即磁化強度的方向與磁場強度的相同,數值為10-6~10-3量級。
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一些原子核(如1H,7Li,11B,13C,17O等以及中子)具有磁矩,在磁場作用下會產生順磁性,但其順磁磁化率比電子對順磁性的貢獻小得多,只有10-6~10-10量級。因而在討論物質的順磁性時,可不計及核的順磁性。
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順磁性理論詮釋
從原子結構來看,組成順磁性物體的原子、離子或分子具有未被電子填滿的內殼層,這類材料的原子、離子或分子中存在固有磁矩,因其相互作用遠小於熱運動能,磁矩的取向無規,使材料不能形成自發磁化。在經典理論中,磁矩在磁場中可取任意方向。所有這些材料中的原子或離子在磁場作用下所產生的磁矩都很小。如許多過渡金屬和稀土元素的絕緣化合物,有機化合物中的自由基,以及少數順磁性氣體(如NO,O2),在一般情況下磁化率隨温度的變化遵從居里定律:κ=C/T,式中C稱為居里常數,T為温度。
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一些材料中的磁矩雖有交換作用,如鐵磁和亞鐵磁材料,但在高於居里温度情況下的磁化率隨温度的變化遵從居里-外斯定率:κ=C/(T-TP)。式中TP稱為材料的順磁居里温度。對於鐵磁性物質交換作用為正,TP>0;對於反鐵磁性物質交換作用為負,TP<0。
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順磁性N dF3的磁化強度温度特性曲線(4張)
在磁場作用下,正自旋和負自旋的傳導電子具有不同的能量,這就導致在費米麪附近有少量的傳導電子自旋倒向,從而產生微弱的順磁性效應。金屬中自由電子會感生順磁性,稱之為泡利順磁性。用簡單的能帶模型可計算出順磁磁化率 k=C/(T-TP)=3nμB2/EF,EF為費米能級。因此,一般情況下泡利順磁性與温度無關,在温度很高情況,它隨T2增大而降低。
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一些過渡金屬和稀土金屬及其合金中,其巡遊的磁性電子之間雖有一定的交換作用,但作用強度還未能達到斯托納增強條件,即UN(EF)≯1,式中U為電子關聯作用能,N(EF)為費米麪態密度,因而不具備自發磁化,但順磁性較大一些,稱為交換增強順磁性。
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