Diamagnetyki
Diamagnetyki są to substancje które wykazują zjawisko diamagnetyzmu, czyli magnesowania się tych substancji w zewnętrznym polu magnetycznym w kierunku przeciwnym do kierunku zewnętrznego pola magnetycznego. Zatem diamagnetyki osłabiają zewnętrzne pole magnetyczne.
Indukowane pole w diamagnetyku jest bardzo słabe i powoduje wypychanie substancji z pola zewnętrznego. Diamagnetyzm wykazują wszystkie substancje. Zjawisko to jest jednak często maskowane przez inne zjawiska magnetyczne.
Również gaz elektronowy w przewodnikach przyczynia się do powstawania zjawiska diamagnetyzmu (diamagnetyzm Landaua).
Podatność magnetyczna diamagnetyków jest mniejsza od zera.
Rodzaje diamagnetyków
Można podać następującą klasyfikację diamagnetyków:
- diamagnetyki normalne (np. cynk, złoto, rtęć, gazy szlachetne);
- półprzewodniki i wybrane związki organiczne, dla których podatność magnetyczna jest niewielka i nie zależy od temperatury;
- diamagnetyki anomalne (np. bizmut, grafit) - o większych wartościach podatności magnetycznej, zależnej od temperatury;
- nadprzewodniki (indukcja B=0 i podatność magnetyczna równa -1).
Tablice
W poniższej tablicy przedstawiono wybrane diamagnetyki.
| Substancja | Podatność magnetyczna (10-8 m3/kg) |
|---|---|
| azot | -0,537 |
| bizmut | -1,68 |
| chlor | -0,720 |
| diament | -0,62 |
| CO2 | -0,6 |
| grafit | -0,63 |
| krzem | -0,174 |
| miedź | -0,108 |
| ołów | -0,139 |
| rtęć | -0,21 |
| srebro | -0,227 |
| woda | -0,905 |
| wodór | -2,497 |
| złoto | -0,178 |
Przyczyna diamagnetyzmu
W diamagnetykach, które nie są umieszczone w polu magnetycznych moment magnetyczny atomów jest zerowy. Zewnętrzne pole magnetyczne wzbudza dodatkowy moment magnetyczny w powłokach elektronowych atomów diamagnetyka poprzez indukowanie dodatkowego prądu elektronowego. To właśnie z nim związany jest dodatkowy moment magnetyczny, który osłabia zewnętrzne pole magnetyczne.
Bizmut - przykład diamagnetyka © Björn Wylezich - stock.adobe.com
Ciekawostki
Zjawisko diamagnetyzmu zostało odkryte w 1778 roku przez S. J. Burgmansa. Ten naukowiec i lekarz zaobserwował, że bizmut jest odpychany od jednego z biegunów magnesu, sam jednak nie wykazuje trwałego namagnesowania. Dopiero w 1845 roku Michael Faraday głębiej zbadał to zjawisko, nazwał je diamagnetyzmem. Już w XX wieku Paul Langevin wyjaśnił zjawisko za pomocą teorii elektronowej.
Ferromagnetyki
Ferromagnetyki to substancje krystaliczne, wykazujące ferromagnetyzm, czyli trwałą polaryzację magnetyczną poniżej pewnej temperatury. To trwałe namagnesowanie, zwane pozostałością magnetyczną, jest wynikiem równoległego ustawienia momentów spinowych całych obszarów substancji, nazywanych domenami ferromagnetycznymi.
Paramagnetyki
Paramagnetyki są to substancje, które wykazują paramagnetyzm, czyli zjawisko pojawiania się wypadkowego momentu magnetycznego i polaryzacji magnetycznej pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego.
Podatność magnetyczna
Podatność magnetyczna, oznaczana przez grecką literę χm (chi z indeksem m) jest to wielkość fizyczna, która określa zdolność substancji do zmian jej polaryzacji magnetycznej w zewnętrznym polu magnetycznym.
© medianauka.pl, 2021-07-10, A-4096