М.И. Каганов, В.М. Цукерник - Природа магнетизма (1119321), страница 15
Текст из файла (страница 15)
10сеН Э. (2.Т) Э"'О столь важное СООТР:ОВ1ение, что на нем слсйует сстйиоВиться. В Обычных 1И1лях и пра Обычных комнат" иых температурах (=- 300 Ь',) й Т~ рН. ТолькО ири Очень низких лемперйтР- й оах (йблизи йбсолготног11 нулРР) удй й — с стоя изменить неравенство пй Обратное (при магнитном пол« Н -- — 1013 равенство достигается.при Т -- (,5 121). Физи«1ссьпй смысл величины рБ исси из Р) Ормулы (1.29); (РН— зло расстояние между магРп1тиыми уровнями. Р1 вот оказалось, что оно обыиРО малс« по сравнению с ЯТ вЂ” с температурой, выраженной в энергетическРРх сдиР1ицйх. ОсгалыРВРе (1йе мьи нитныг) )рОВни атомоВ илп мол1«- Ряс.
"1. Ма1 йй яме кул отлслены от Основного„паиниз- ЗПОжй С11а:"'ЛЯ'ИРР« НРегь уровня на расстояние порядка ,',',, д.„„„ „' н«'скольких злектронвольт, а 1 з0 = йсй«аме «дасстоя=:-- 11Д 1', (рис. 21). Б обычных уело- йя«». Виях зтп 1 ровни не возбуждаются е), :мо Дает ирйвсР за61ять Об их суи«сстжжаиии и считйть атом (молекулу) магнитной стрелкой и использовать модель 1йза магнитных стрелок для рис«1етй маг111гги1,1х свопств. Теп1срь мы 11ереходим к глййиом) утРРержденийз зтого пйрагрж,'дь РР(РЯ докйжезР, что гйз мйгиитиьРх стрелок— ийрймйРпстик. Для зто1'О мы, ВосиользсжййРйись рас" ') Масло ~т«жоа а а«ВВРждейяо«сж"Рояйяя йрояараяояааьяо ь«мт с ".', Рд.
ДР«, -- б, — Ь„а„— э1ждсйя ао«йу«ядеяцотО, а е«вЂ” ыжж.,и .:1оя йй (,:ои:атйоя 7«чар,йе, т.е: при Т = ;«ж1' = ЗРЮ Е, сс,ж Дс« — 1 сп — 1СЯ К, Ро а '-' ' ' '-"а.) 76 пределенпем (2 5), вычпслим мягнитный момент его единицы обьемя а7»т (ТОЧНЕЕ, ПроекцгнО ОТЬ ИЯ Мятиитноо поле ХХ) '): У яяй »:7 г зя" » з= — У »11' ==- ГЩ з»Х11 7т »ы= У Теперь воспользуемсн тем, что 1!дН (( яТ. В знаменателе (2.8) зкспонепты можно заменить едннпцями, я в числителе пядо Ос!яяить перяые (линейные по )7) члены разложения экспоненты! У Я! ()1а)' ,Ж =--'-- —— 1П,1.
)7Т 27 -1- ! Но ~ п1) — — --,)(7+1) (27+1) (вывод зтой фор! »~з=.—.! мулы — полезное ялгебряическое упряжнение). 11озтому з~ я ()7л)» и МЯГНИТИЯЯ ВОСПРПИМЧНВОСТЬ й()1а)' з Р+!) )7Т 3 поло1китсльня н подчиняется зякон)' глори, т. е. дей- ствительно: ЕПЗ Лцейнглйых ОП!БЕЛОК ПП)1ПЗНПГНП1ПГй. )7(ы сейчас не только докззялн зго утверждение„ но и сумели епо дороге» вычислить констипту и зякопе )гзорн. Кяк видно пз формуль1 (2.7), измеряя козффициент пропорциопяльности между 17Т и у, МЫ можем Опр1'.делить знячепис мягнитного МОМ1.'нтя ыолек)'л 1язя, точнее, -- величину (11п)' ),) (У + 1).
Кяк мы знаем„прп пони!кении тсмперятуры стяновятся заметными отклонения от закона К!ори (ос»1- беппо з твердых и жидких пзрямягиетикях). Зто есте') Цн, ярямечгяяе яа сгр, 73, 76 СтПЕИКО, ТЗК Ка.'х П)ЗП ВЫВОЛС фо)чкьулЫ )2.9) МЫ Не уЧН-' тЫВВЛИ ВЗВИМОДЕЙСтяИЕ атОМКЫХ МОМЕПтОВ ДРУГ С ДРУ« ' гом — магнитно-диполькое и )главное)) обменное. При вьюокпх ттмпервтурзх зто ппг1лне законно а), так что ззлзчз нзстоящего параграфа вы1кэлнепз. 1( чему при~зодпт Вззкьн дейстВПС, хпк расскажем пози(е, ЗлектрОннын пзрамагнпгпый резонанс Мы уже достаточно узнвлп об атомкых магнитиках и о распределении магяптпых частиц по зксргетическим уровням, чтсбы рассказать об интерес- ИГМ П ВзжКОМ ЯВЛЕПИП, НОСЯЩЕМ ПЗЗВЗНИЕ ВЛСКгчРОМ..
ОЕО аарагяагнитпнагО рпгОЮакга "'"). Когда мы рассматривали Отдельный кпзгньггный момент В постоянном и одпородном мапштном поле )гл. ), й б), то уствновитш, что отклоненный от поля, ок будет предессировать с частотой )Г1, где у — — гиромагннтное Опюшенис. Г)рецессии с постоянной частотой, если ее рассматривать «сбокуз, Выглящн' как гармоническое колебающ. ))О 1жвестно: ссли на колеолющеегя тело $30здействовзть псрсгаениой силОЙ тОЙ же частоты, то Возникает резонанс — колеблющееся тело отберет знергию У ИСТОЧНИКВ СИЛЫ. Можно лк создать периодическую силу, действуюпьую нв магнитный момектр Можно.
Для этого, как Оказывается, надо вращать магнитное поле, т. е. сделать так, чтобы поле, действ)логдее на магнитный момент, кроме постоянной составляющей имело переменит ю, направленную перпее~дпкулярно к постоянной ") Когда речь кде- о частицах обычного класси кского газа, пренебрежение нх взанмодействиеи прв высоких температурах оправдано, так как а)е йТ есть средняя кппетнческав знсргнн молекулы, и если опа велика тю сравнению со средней знергией взаимо«и йоганн )рассчитанной па одне частицу, естественно), то последней, конечно, можно пренебречь.
и газе магнитных стрелок температ. ра определиет лищь заселыпюсть магнитных уровней. Какое сл.ноыенве зто имеет к взанмодействик~ между ~истицами? И все же, как мы убеднмсв )схь гл. 3), гри высоких температ)рах действительно вполне законно пренебрегать взаимодействкем, т.
е, лю. хель газа справедлива. "') Злектронный параны нитный резонанс (ЗПР) бьм открыт ) . К. Завойскжч в ) 944 г. в зкспер нмептах на солях группы железа. соображении о возможности суп~'.ствоваинк ЗПР высказывались, па«впав с )922 г. и Врящакяцуюся вокруг последней с частотой ы»), ясли о! -- уХХ, наступает ЗПР, проявляющийся в резком Возрастютпп пглер1» МВГршткой зр!Срг!!г! НереыенпогО магнитного поля. Так объясняется ЗПР на «клясскчеСКОМь ЯЗЫКЕ. Квагговое ггбъяспегп!с лаже проще.
Пусть мы имеем дело с наиболее кваитовьв! газом — газом электрокных спинои. Тогда сг .--- 2, а р, как Всегла, магнетоп Бора, Под ВоздейстВием электромаГнитной Волны части пы ьюгут переходить с нижн!го уровня на верхщгй, если энергия электромагнит!!ого кванта — фотона равна разности энергий между уровнямп, т.
е. при Йы = —. 2РЛ. Заметим: так как сгщновос Гиромагнпткое Отпошерп!е Раню! У Е»ГП,С, тО КЛЯССПЧЕСКОЕ И КиаитОВОЕ УСЛОВИР! ЗПР совпадарот. Злектромагнитпыс волны могут Взаимолействовать не только с электропньжщ магнптньгми моментами, но и с ядерными. Зиергия ядерных частиц в маюигпром поле зависит от величины проекции ее магнитного момента на магнитное поле, Как и в случае электронных магнитных моментов, возникает система эквидистантных уровней, между которыми поЛ воздействием электромагкитного излучения могут происходить переходы.
ЗтО ивлише носит назВапис ялернОГО МВГнитноГО резо панса (ЯХ»(Р) *'). Качественно ЗПР и ЯМР очень похорки, по существенно различаются количественно, что вь!звано различием электронных п ядерных маппртных момен- ГОВ е» э) ЗПР и Яггг(Р превратилпсь в важные методы исслслования и используются не только в физике; с их помощью создан целый ряд приборов в химии, в геологии„ В биологии — везде, где надо «загли!уть» внутрь тела, не разр»лпа51 1.'Го. ) гзлннггая фразе может создать мгеяатленпе сложности осугдестялеггггя.
Обьг гно образсд помещают в резонатор, а котором ном буждают пернодпнегяое высокочастотное злекгромагннтное поле, а резонатор (с образно»;) поммдщгл либо мснгду полюсами магната, лябо вн)тря сод»наяда. '*) Яг" (и открыт н обьяснен бг. Блоком и сь 1)арселлом в 1946 г, (11обелевская премяя по фязнке за 19би г.). »*') Задана. Г)греггягггггте )слов»!еЭГ)Р н»аггящггте условне ЯМР и ьндг завж:нмостя ш!нны злектро'гаг нптпоя волны от магнитного гкщя. Ыаяднте 'распевное зяянег!г!е козффндгщнта пропорднональ костя для злектрона в протока (см, таб.пщ) 1 па стр. 4З). Уб Совсем крйтко природу пйрамйгнетизмй можно обьяснить тйк: мягнитное поле ор)ееяп)пй)1)дсп> мйгиитпые моменты йтомов илп молекул. .>'«иямйг))етиза! Возникает из-зй то)О, что магнитное поле В лк>боа! атоме, в л)060Й молекуле создпат магнит- НЫЙ моме))т, прс!порцио!)йльеп)56) мйыеитноыу пол!о.
Возникает а)йгеп)тн)551 момент пз-зй того, что нй движу)е«нес!! ьлект«)опы д!)Йствуст силй )!О«же)цй, ржи)йя Р=- .' 'ЙТЬП1. 5 трОГО получить знйс)си)ее дним))Г)плпОЙ иосп«п)имчиво сти можно, тОлькО 5)сгк)льз«я йп)жрет кВаптс>ВОп механики, 1.10 можно посту)пить яспоследоьйтсльно используя клйссичес)сутО мсхйиик), покйззть п«и)ч)и)у Возегпкновп)55! диймйГнитно)О зс))51)сктй, Оцепить Величпну диймвГ" пе)тно«1) восприимчивости, привести точнуео формулу, й лшпь потом указать, в каком пу )кто вывод пестрот.
5)«ы 5!Ост«>пим именно тйк. Это изучит ис))ользовйть результаты кввч)тоиой а)еханики, оперируя классическими тер'н)нами. «хйк мы увидим, диймйгнитивя Восприимчивость очень мйлй. «Есл)! йтом 55»мела мйгнит)п)и' момспт, то его изменение, о6условленное диймйгпетпзмом, столь мало, что его попросту можно не учиты))йть. 1«озтому диймвгиетизм интересно изучйть в таких птомйх (иле! Молекулйх), которые 006ственньпа СПЕ)рйа)йге)итеп!)а!) Моментом н. Облйдй)от. 11йм надо кйчйть с создйпия ЕклехспческоЙ модели» дива))йгпе)т)5050 йтоапк 110-В)5>)имоа)у, прс)стаи«п>5)5! клясснческая модель атома 6ез магпптксжо моментй тйковй ")1 дда зле)ст«>опй, Врйпейкяцпеся ВО)сруг ядра В противОПО- ложные стороны го одноЙ 0«ич)т««по и п«)стив чйсовой стрелки). «ай>к>)ый Зг)е)!трои, копечно, 06лйдйет момее)том кол)иеествй движения (й значит, и мямп)теням МОмсптОМ)! по сумма двух моментов рвана нул)о.
11оместпм теперь ия)п айте!И» в маги)ппое поле х! тйк„ чтобы орбить! Влектропов окйзйлись В плоскости, перпсндпк«лярнОЙ к ыйГнитиои)у ИОлкп 1)пее Однй Вйжпйя 1 с«ажеии)Г), что оаие! ааааа)оа)>я ааох)пои может а!'а!пата!я и ииссж ма!инги»У а)оа>аит„«>а»а)>5! !.Та) >, — ам» оа иааоха)си а а-со:то»еж 1см. стр, 341. оговорка, и мы перейдем к расчету: магнитное поле так мало, что силу Лоренца (2.10) можно считать небольшим возмущением по сравнению с силой, действукдцей па злектропы со стороны ядра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
