在真空中的磁感應(yīng)強度.M=χH為磁化強度,它 0 的物理意義是單位體積介質(zhì)中的磁矩. χ稱為介質(zhì)的磁化率,它描寫固體的 磁性. 按照磁化率的大小,固體的磁性可以分為以下6類. 抗磁體 抗磁體— ———介質(zhì)的磁化強度與外磁場粗纖維測定儀強度方向相反的固體,其磁化率是一 個很小的負數(shù). 粗纖維測定儀 抗磁性的本質(zhì)是電磁感應(yīng)定律的反映.外加磁場粗纖維測定儀使原子中電子的運動發(fā)生 變化,產(chǎn)生一個附加磁矩,磁矩的方向與外磁場方向相反.由此得到原子的磁 化率是 2 Ne χ=- 6mcΣr2i. 2 i 23 這里N=6.0221367×10/mol是阿伏加德羅常數(shù).由此估算得到磁化率的值 A 的數(shù)量級應(yīng)為-10-5~-10-6/mol,其典型值為-10-5/mol.抗磁體的磁化率 與磁場無關(guān),幾乎不隨溫度變化,也有少數(shù)例外,如石墨、鉍等.任何介質(zhì)在 磁場作用下都會產(chǎn)生抗磁性效應(yīng),但因為抗磁性太弱,如果介質(zhì)還有順磁性或 鐵磁性,抗磁性就將被掩蓋. 從原子結(jié)構(gòu)來看,顯現(xiàn)抗磁性的介質(zhì)是由具有滿殼層電子結(jié)構(gòu)的原子、離 子或分子所組成的.如惰性氣體、食鹽、水以及絕大多數(shù)有機化合物,離子晶 體、共價晶體等. 順磁體 順磁體— ———介質(zhì)的磁化強度與外磁場強度方向相同的固體,其磁化率是一 -5-2 個很小的正數(shù),數(shù)量級在室溫下一般為10~10/mol. 從粗纖維測定儀原子結(jié)構(gòu)來看,顯現(xiàn)順磁性的介質(zhì)是由具有未被填滿殼層電子結(jié)構(gòu)的原 子、離子或分子所組成的.它們具有磁矩,但是由于熱運動,這些磁矩的排列 是無規(guī)的.只有在外界磁場的作用下,沿磁場方向有一定的磁矩分量. 順磁體的磁化率遵從居里-外斯定律: 1 。沟诰耪隆∧蹜B(tài)物理、材料物理和介觀物理 。 22 χ=C, C= ngJ(J+1)μ. B T-θ3k 其中C是居里常數(shù),T是熱力學(xué)溫度,θ是具有溫度量綱、可正可負的常數(shù), n是原子數(shù)密度,g是朗德因子,J是原子總角動量量子數(shù). .常見的順磁體有過渡族離子和稀土族離子組成 的材料.鐵磁體的介質(zhì)在溫度高于轉(zhuǎn)變溫度— ———居里溫度時也呈現(xiàn)為順磁體. 鐵磁體 鐵磁體— ———介質(zhì)的磁化率是很大的正數(shù).鐵磁性顯現(xiàn)一種自發(fā)磁化現(xiàn)象. 最主要的粗纖維測定儀鐵磁性物質(zhì)是過渡元素鐵、鈷、鎳和以它們?yōu)榛椎暮辖穑⊥?元素和錒族元素金屬、合金及化合物也可以顯示出鐵磁性. 鐵磁性的特征有三方面: 1.在不太強的磁場中,就可以磁化到飽和狀態(tài),磁化強度不再隨磁場的 增加而增加. 。玻F磁性物質(zhì)在外磁場中磁化的過程是不可逆的,稱為磁滯現(xiàn)象. 永磁體的制作就是利用了鐵磁性物質(zhì)的磁滯性質(zhì). 3.在溫度高于居里溫度T時,鐵磁性消失而變?yōu)檎5捻槾判,遵從?C 里-外斯定律. χ= T- CT. C 通常的鐵磁體的居里溫度很高.下面在表9-4中列出居里溫度高于0℃,即 高于273.15K的鐵磁體的居里溫度. 表9-4 鐵磁體的居粗纖維測定儀里溫度 物 質(zhì) CoFeNiGd 亞鐵磁體 TC/K13941043631會大于-1,并且隨 c1 外磁場的增加而增加.這時超導(dǎo)體仍處于超導(dǎo)態(tài),但已有磁場透入,稱為混合 態(tài).當外磁場增加到第二個臨界磁場H時,超導(dǎo)體的磁化率增加到零.這時 c2 超導(dǎo)體會出現(xiàn)電阻,變回到正常態(tài). 現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在正常壓力下有超導(dǎo)電性的元素有28種,有約50 000種合 金和化合物有超導(dǎo)電性.在這28種元素超導(dǎo)體中,只有釩、鈮、鉭屬于第二 類超導(dǎo)體,其它元素都屬于第一類超導(dǎo)體.大多數(shù)超導(dǎo)合金和化合物則屬于第 二類超導(dǎo)體. 。矗R界電流 超導(dǎo)體沒有電阻,在超導(dǎo)體內(nèi)有電流通過時,沒有能量轉(zhuǎn)化成熱量的熱消 耗,但是這并不是說超導(dǎo)體中可以通過任意大的電流. 實際上對每一種超導(dǎo)體都有一個臨界電流密度j,當通過的電流密度大于 c 臨界電流密度j時,超導(dǎo)體變回到正常態(tài). c 。保梗保蹦辏l(fā)現(xiàn)超導(dǎo)電現(xiàn)象,定出汞的臨界溫度是4.2K.到1986年,經(jīng) 過7粗纖維測定儀5年,發(fā)現(xiàn)了近50 000種合金和化合物超導(dǎo)體. 超導(dǎo)體中臨界溫度最高的是鈮三鍺(Nb3Ge)Tc=23.2K.平均每10年提 高2.53K. 高臨界溫度超導(dǎo)體 。保梗福赌辏丛,蘇黎世IBM實驗室的貝德諾茲(J.G.Bednorz)和繆勒 1 。沟诰耪隆∧蹜B(tài)物理、材料物理和介觀物理 。 (K.A.Mül ller)發(fā)現(xiàn)鑭-鋇-銅-氧(粗纖維測定儀L表面效應(yīng)表現(xiàn)在處于物質(zhì)表面的一層組 元上.對于一般的宏觀物體,表面一層的組元在組元總數(shù)中只占很小的比例, 表面效應(yīng)常常是完全可以忽略的.但是對于體積很小的凝聚態(tài)微粒,表面效應(yīng) 有時就相當重要.可以用處于表面的組元數(shù)目和組元總數(shù)之比作為描述表面效 應(yīng)程度的物理量.當微粒很大
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