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物質中具有不成對電子的離子、原子或分子時,存在電子的自旋角動量和軌道角動量,也就存在自旋磁矩和軌道磁矩。在外磁場作用下,原來取向雜亂的磁矩將定向,從而表現出順磁性。順磁性物質(paramagnetism)的磁化率為正值,比反磁性大1~3個數量級,X約10-5~10-3,遵守Curie定律或Curie-Weiss定律。

目錄

1 順磁性 -正文

  一種弱磁性。從MкH的關係來看,磁化率к是正的,即磁化強度M的方向與磁場強度H的相同,數量級在室溫時一般為10-2~10-5emu。
  從原子結構來看,組成順磁性物體的原子、離子或分子具有未被電子填滿的內殼層,也就是說具有原子、離子或分子磁矩。但是,這些磁矩之間沒有相互作用,或者說,其相互作用與熱運動能量相比是可以忽略的,因此,在熱運動支配下,磁矩的取向是無規的。只有在外界磁場作用下,按照統計分佈,沿磁場方向有一定的磁矩分量。在經典理論中,磁矩在磁場中可取任意方向,由統計力學所得到的磁化強度是

順磁性

式中n為單位體積的原子數,μ為原子磁矩、L(α)=順磁性稱作朗之萬函數,式中順磁性,t為玻耳茲曼常數,T為絕對溫度。若利用量子力學的結果,考慮到磁矩取向是量子化的,則磁化強度為 式中g為朗德因子,J為原子總角動量量子數,μB為玻爾磁子,順磁性稱為布里淵函數,順磁性
  在通常情況下,溫度不很低、磁場不夠強時,滿足σ順磁性1的條件,朗之萬函數或布里淵函數可在原點附近近似展開,而得到磁化強度的表達式為

順磁性

這就是居里定律,它表明磁化率與溫度成反比,其中順磁性順磁性是居里常數。由居里常數可測定原子的有效磁矩順磁性
  一般的順磁體遵從居里-外斯定律,即

順磁性

式中C為居里常數,T為絕對溫度,θ為一具有溫度量綱的常數,反映了磁性原子之間尚有一定的相互作用。θ的符號可正可負,由相互作用的性質來決定。
  典型的順磁性氣體是O2,常見的順磁體有過渡族金屬的鹽類、稀土金屬的鹽類及氧化物。溫度高於磁轉變溫度時,序磁性(見鐵磁性)物質也呈現為順磁性,如室溫情況下除釓(Gd)以外的稀土金屬。
  在磁場作用下,正自旋和負自旋的傳導電子具有不同的能量,這就導致在費密面附近有少量的傳導電子自旋倒向,從而產生微弱的順磁性效應。傳導電子的順磁性,也叫做泡利順磁性,特點是與溫度無關。
  原子核具有磁矩時,在磁場作用下,也會產生順磁性效應。但是原子核的順磁磁化率約為10-10emu,在一般情況下,可忽略不計。

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