抗磁性和逆磁性

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  爱笑的Rapper1 2017-09-17 08:30:46

  抗磁性（diamagnetism）是指一种弱磁性。组成物质的原子中，运动的电子在磁场中受电磁感应而表现出的属性。外加磁场使电子轨道动量矩绕磁场进动，产生与磁场方向相反的附加磁矩，故磁化率k抗为很小的负值（10－5—10－6量级）。因此，所有物质都具有抗磁性。 抗磁性是普遍存在的，它是所有物质在外磁场作用下毫不例外地具有的一种属性。外磁场 穿过电子轨道时，引起的电磁感应使轨道电子加速。根据焦耳－楞次定律，由轨道电子的这种加速运动所引起的磁通，总是与外磁场变化相反，因而磁化率k总是负的。 按照经典理论，传导电子是不可能出现抗磁性的。因为外加磁场（由于洛伦兹力垂直于电子的运动方向）不会改变电子系统的自由能及其分布函数，因此磁化率为零。 在外磁场作用下形成的环形电流在金属的边界上反射，因而使金属体内的抗磁性磁矩为表面 “破折轨道”的反向磁矩抵消，不显示抗磁性。[3] 抗磁性是一些物质的原子中电子磁矩互相抵消，合磁矩为零。当受到外加磁场作用时，物质原子的电子轨道运动会发生变化，而且在与外加磁场的相反方向产生很小的合磁矩。这样表示物质磁性的磁化率k便成为值很小的负数。一般抗磁性物质的磁化率约为负百万分之一（－10－6）。 由于组成物质原子的原子核外电子环流的作用使其具有的磁特性。抗磁性是产生的磁性作用在与外加磁场相反方向产生屏蔽。如物质中存在不配对电子时，则出现顺磁性，而且可超过任何的抗磁性。屏蔽与去屏蔽取决于核相对任一感生磁场的方向，故称为各向异性效应。抗磁性各向异性是由π和δ电子云内的环流引起的。 只有纯抗磁性物质才能明显地被观测到抗磁性。例如，惰性气体元素和抗腐蚀金属元素（金、银、铜等等）都具有显著的抗磁性。当外磁场存在时，抗磁性才会表现出来。假设外磁场被撤除，则抗磁性也会随之消失。[4] 任何物体在磁场作用下，都会产生抗磁性效应。但因抗磁性很弱，若物体具有顺磁性或序磁性（见铁磁性）时，抗磁性就被掩盖了。因此，从原子结构来看，呈现抗磁性的物体是由具有满电子壳层结构的原子、离子或分子组成的，如惰性气体、食盐、水以及绝大多数有机化合物等。由于迈斯纳效应，超导体是理想的抗磁体（见超导电性）。 抗磁磁化率与磁场和温度无关。但也有例外，如石墨、铋等。 逆磁性 一些物质的原子中电子磁矩互相抵消，合磁矩为零。当受到外加磁场作用时，电子轨道运动会发生变化，而且在与外加磁场的相反方向产生很小的合磁矩。 原理: 原子核周围有电子，电子根据能量不同分电子层，每个电子层里面又分亚电子层，亚电子层里又有轨道，每个轨道都只有2个自旋方向相反的电子，这两个电子的存在区域基本上可以认为是一致的. 当出现外加磁场的时候，所有轨道运动中的电子会受到磁场力的影响，它们转的圈会偏移一定的度，这会产生一个小小的附加磁场，就是磁矩.但是如果和它在同一轨道的另一个自旋相反的电子也产生一个相反的附加磁场，前面那个电子的磁矩就被抵消了. 所以单电子轨道越多，合磁矩就越大. 这样的分子有H2O，SiO2，AlCl3 当磁化强度M为负时，固体表现为抗磁性。Bi、Cu、Ag、Au等金属具有这种性质。在外磁场中，这类磁化了的介质内部的磁感应强度小于真空中的磁感应强度M。抗磁性物质的原子（离子）的磁矩应为零，即不存在磁矩。当抗磁性物质放入外磁场中，外磁场使电子轨道改变，感生一个与外磁场方向相反的磁矩，表现为抗磁性。所以抗磁性来源于原子中电子轨道状态的变化。抗磁性物质的抗磁性一般很微弱，磁化率H一般约为-10-5，为负值。

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