Mikro oqim

Mikro oqim atomlar va molekulalarda harakatlanadigan eng kichik zaryadlangan zarralar (birinchi navbatda elektronlar) deb ataladi.

Mikro oqimlarning paydo bo'lishining tabiati moddaning zarralarida aylanib yuradigan so'nmaydigan halqa oqimlari bilan bog'liq. Amper bunday oqimlarni mikro oqimlar deb atadi, chunki bu oqimlar moddaning (yoki uning bir qismining) magnit momentini yaratishda ishtirok etadi, ammo makro oqimlarga hissa qo'shmaydi (o'tkazuvchanlik oqimlari, ya'ni tashqi elektr maydonlari ta'sirida moddaning mikropartikullarining yo'naltirilgan harakatlari).

Bir elektronli atom modelini ko'rib chiqing (rasm. 7.1). Bunday atom uning atrofida aylanadigan elektronning dumaloq orbitasining markazida joylashgan massiv musbat zaryadlangan zarracha (yadro) sifatida ifodalanishi mumkin.

Orbitada aylanadigan manfiy zaryadlangan elektron orbital oqim hosil qiladi. Orbital oqim yo'nalishi elektronning aylanish yo'nalishiga qarama-qarshi. Agar elektronning orbitada aylanish tezligi teng bo'lsa , u holda orbital oqimning kuchiniuning o'tish vaqtida orbitada o'tadigan zaryad miqdorini bo'lish orqali topish mumkin:

Elektronning orbital oqimi Supero'tkazuvchilar burilishda mavjud bo'lgan oqimga o'xshaydi va shuning uchun elektronning orbitada aylanishi atomning orbital magnit momentini hosil qiladi, uni (5.16) ga binoan topish mumkin.:

Magnit momentning yo'nalishi gimlet qoidasi bilan belgilanadi va sek. 7.1.

Biz atomni induksiya bilan bir hil magnit maydonga joylashtiramiz B₀, uning induksiya chiziqlari elektron orbitasi tekisligiga perpendikulyar (rasm.7.2). Bu shuni anglatadiki, magnit induksiya moduli noldan yuqoriga ko'tariladi B₀ va shuning uchun elektron orbitaning maydoni orqali magnit oqim o'zgaradi. Shunday qilib, elektromagnit induksiya qonuniga ko'ra, atomning maydonga kiritilishi girdobli elektr maydonining paydo bo'lishiga olib keladi, uning kuch chiziqlari elektron orbitasi bo'ylab o'z-o'zidan yopiladi. Kuch chiziqlarining yo'nalishi Lenz qoidasi bilan belgilanadi: vorteks maydoni orbitaning maydoni orqali magnit oqimining ko'payishiga to'sqinlik qiladigan oqimni keltirib chiqarishi kerak.

Vujudga kelgan girdobli elektr maydonining kuchini elektromagnit induksiya qonunidan topish mumkin (6.7):

   

Vorteks maydonidan elektronga kuch ta'sir qiladi . Nyutonning ikkinchi qonunini quyidagicha yozamiz

biz uni almashtiramiz (7.3)

keying holat 

Olingan ifoda elektron tezligining 0 dan 0 gacha va magnit indüksiyonun o'zgarishini hisobga olgan holda birlashtiriladi

keyin

Shunday qilib, elektronning tezligi o'zgaradi (pasayadi, chunki girdob maydoni orbitalga qarama-qarshi oqimni keltirib chiqaradi) va shuning uchun elektronning aylanish tezligi ham o'zgaradi:

(7.1) ga muvofiq, elektronning harakat tezligining o'zgarishi mos keladi orbital oqim kuchining o'zgarishi:

Shunga ko'ra, orbital magnit moment ham o'zgaradi:

Shaklda 7.2 atomning yangi orbital magnit momenti avvalgidan kichikroq modulga ega ekanligi ko'rsatilgan. Atomni magnit maydonga kiritish magnit momentni shunday yaratilishiga olib kelishi muhimdir. Bu natija elektronning orbitadagi harakat yo'nalishiga bog'liq emas.

Shunga o'xshash natijani boshqa yo'l bilan olish mumkin. Magnit maydon bo'lmasa, elektronning orbitadagi harakati unga yadroga Coulomb tortishish ta'siri bilan ta'minlanadi:

 

F_M atomni magnit maydongajoylashtirganda, maydon tomondan kuch elektronga ta'sir qiladi. Shaklda 7.3 ushbu ta'sir uning orbitada harakatlanishiga to'sqinlik qilishi ko'rsatilgan. Darhaqiqat, elektron uchun Nyutonning ikkinchi qonuni bu holda quyidagicha yoziladi:

Tenglamaning yechimi elektronning tezligi qiymatini qonundan (7.6) kamroq beradi. Atomning magnit momenti kichrayadi:. Induktsiyalangan magnit momentmaydon induksiyasiga qarshi qaratilgan:.

Agar biz elektronning boshqa yo'nalishdagi harakatini ko'rib chiqsak, u holda magnit maydonga ta'sir qilish elektronning tezligini oshiradi (rasm. 7.4). Darhaqiqat, Nyutonning ikkinchi qonuni endi shunday ko'rinishga ega:

va shuning uchun elektronning tezligi oshadi. Shunga ko'ra, orbital magnit moment ham ortadi:. Biroq, bu holda ham induktsiya qilingan magnit momentmaydon induksiyasiga qarshi qaratilgan:.

Va nihoyat, magnit maydonidagi elektron orbitaning xatti-harakatlarining eng keng tarqalgan holatini ko'rib chiqish kerak (rasm. 7.5). Agar magnit indüksiyon chiziqlari orbitaning tekisligiga perpendikulyar bo'lmasa, u holda aylanish momenti (5.34) elektron orbitaga (oqim bilan burilish) ta'sir qiladi.  Magnit maydon ta'siri ostida, aylanish dinamikasining asosiy tenglamasiga(elektron impulsining momenti) muvofiq, elektron orbitasi shunday harakat qila boshlaydi, shunda vektorinduksiya vektori atrofidagi konusni tasvirlaydi. Boshqacha qilib aytganda, elektron orbitasining prekessiyasi paydo bo'ladi. Orbitaning o'qi indüksiyon chiziqlari atrofida konus shaklida harakat qiladi va elektron orbitasining tekisligi vaqti-vaqti bilan kosmosdagi o'rnini o'zgartiradi. Prekessiya chastotasi, amerikalik fizik J. Larmor 1895 yilda (7.4 ga qarang). Rasmiy ravishda, presessiyani shunday ta'riflash mumkinki, elektron vektor atrofidaradius aylanasi bo'ylab qo'shimcha harakatga egabo'ladi, ya'ni induksion orbital oqim paydo bo'ladi. Ushbu oqim atomning magnit momentiga qo'shimcha qiladi:

Biz shunga o'xshash natijaga erishdik (7.5). Biz xulosalarni umumlashtiramiz.

Magnit maydonga biron bir modda kiritilganda, har bir elektron orbitasi, elektronning harakat yo'nalishidan qat'i nazar, tashqi maydon induksiyasiga qarshi yo'naltirilgan induktsiyalangan magnit momentga ega bo'ladi. Magnit hodisalar fizikasidagi bu jarayon diamagnit effekt deb ataladi.

Shunday qilib, diamagnetizm – bu magnit maydonning atomlardagi elektronlarga ta'siri tufayli barcha moddalarga xos xususiyat. Magnit maydonning atomdagi elektron orbitasiga ta'sirining yagona natijasi-bu magnit maydonning induksiya chiziqlariga parallel ravishda atom orqali o'tadigan o'q atrofida orbitaning va atomning magnit momentining prekessiyasi (Larmor teoremasi). Boshqacha qilib aytganda, atom magnit maydonga kiritilganda, o'zgaruvchan tashqi magnit maydon elektromagnit induksiya hodisasini keltirib chiqaradi. Bu butun elektron qobiq tashqi magnit maydonning o'zgarishiga to'sqinlik qiladigan magnit maydon induktsiya qilingan yo'nalishda aylanish harakatiga kelishi bilan ifodalanadi.

Va agar biz atomda yadro atrofida aylanmaydigan elektronni ko'rib chiqsak, ya'ni. bepul? Shaklda 7.6. magnit maydon tomonidan erkin harakatlanuvchi elektronga ta'sir qilish ko'rsatilgan (kuch ) uning magnit induksiya chiziqlari atrofida aylanishiga olib keladi, bu maydonning magnit induksiyasitashqi tomonga qarama-qarshi yo'naltirilgan halqa oqimini yaratishga tengdir. Shunday qilib, moddada erkin elektronlarning mavjudligi tashqi maydonni kamaytiradi.

Magnit maydonidagi atomning keyingi harakati yo'nalishga bog'liq . Agar, keyin atom kuchliroq maydondan chiqariladi (5.4-bandga qarang) va modda diamagnetlarga <i>tegishli</i>. Agar, keyin atom kuchliroq maydon maydoniga tortiladi va modda <i>paramagnetlarga</i> yoki <i>ferromagnetlarga</i> tegishli.