§ 4. ДиамагнетизмРассмотрим теперь с классической точки зрения диамагнетизм. К этому можно подойти несколькими путями, но один из лучших такой. Предположим, что по соседству с атомом медленно включается магнитное поле. При изменении магнитного поля благодаря магнитной индукции будет генерироваться электрическое поле. По закону Фарадея контурный интеграл от
т. е. возникает циркулирующее электрическое поле, напряженность которого равна
Фиг. 34.4. Индуцированные электрические силы, действующие на электроны в атоме. Индуцированное электрическое поле, действуя на атомный электрон, создает момент силы, равный
Интегрируя теперь по времени, начиная с нулевого поля, мы находим, что изменение момента количества движения из-за включения поля будет равно
Это и есть тот дополнительный момент количества движения, который сообщается электрону за время включения поля. Такой добавочный момент количества движения приводит к добавочному магнитному моменту, который благодаря тому, что это орбитальное движение, равен просто произведению
Знак минус (как можно убедиться непосредственно из закона Ленца) означает, что направление добавочного момента противоположно магнитному полю. Мне бы хотелось написать выражение (34.16) несколько по-иному. Появившаяся у нас величина
Во всяком случае, мы нашли, что индуцированный атомный момент пропорционален магнитному полю Но перед нами все еще стоит такая проблема: чему равен средний квадратичный радиус Такой же диамагнитный эффект будет наблюдаться даже у атомов с постоянным магнитным моментом. При этом система тоже будет прецессировать в магнитном поле. Во время прецессии атома в целом он набирает небольшую дополнительную угловую скорость, а подобное медленное вращение приводит к маленькому току, который дает поправку к магнитному моменту. Это тот же диамагнитный эффект, но поданный по-другому. Однако на самом деле, когда мы говорим о парамагнетизме, нам не нужно заботиться об этой добавке. Если мы сначала подсчитали диамагнитный эффект, как это было сделано здесь, нас не должен беспокоить небольшой дополнительный ток, происходящий из-за прецессии. Он уже включен нами в диамагнитный член.
|