物质磁性的来源
（2）物质的磁性
（2）物质的磁性⽬录：（⼀）、洪德法则（⼆）、磁性的本质是什么，活着怎么从微观的⾓度解释磁性产⽣的原因（三）、外斯分⼦场（四）、物质的抗磁性是怎样产⽣的？为什么说抗磁性普遍存在（五）、顺磁性朗之万理论的内容是什么？在量⼦⼒学范畴内如何对其修正？（六）、铁磁性物质是怎样实现⾃发磁化的，为什么通常未经磁化的铁都不具有磁性（七）、阐述物质铁磁性，反铁磁性和亚铁磁性之间区别和联系（⼋）、交换作⽤模型与超交换作⽤模型的内容分别是什么。
（九）、量⼦⼒学简介（⼀）、洪德法则洪德法则（Hund's rules）简单说就是，⼀个轨道上⼀般都有⼏个“兼并能级”，例如图5中的2p轨道有3个能量⼀样的兼并能级。
在这种情况下，电⼦先⼀个萝⼘⼀个坑把所有的都占⼀遍，如果还剩电⼦，才会⼀个配⼀个的占满这些能级。
图5 （侵删）基于这些规律，我们会发现⼀个有趣的事实：在元素周期表中1. 惰性⽓体（ⅧA）的核外电⼦都恰好是全部成对的，因此不可能有净胜⾃旋；2. 主族元素（ⅠA ~ⅫA）虽然都有未配对电⼦，但在形成化合物时，这些电⼦⼀般都会成为价电⼦参与配对成键，因⽽也⼤都不具备明显的磁性；3. 只有过渡族元素具有⾮价电⼦的净剩⾃旋，因⽽也就是不同材料中磁性的主要承载者。
（⼆）、磁性的本质是什么，活着怎么从微观的⾓度解释磁性产⽣的原因作为⼀种物理场，磁场是看不见、摸不着但⼜客观存在的特殊物质。
它是磁性相互作⽤的媒介，有点神秘但却实实在在影响着我们的⽣活。
⽽题主的困惑来源于我们对磁性产⽣原因的混淆。
磁场的产⽣可以分为两⼤⽅⾯（如图1所⽰）：1、以运动电流为基础；2、以基本粒⼦的量⼦特征—⾃旋为基础。
我们需要将这两部分独⽴进⾏阐述。
题主所说的“⾼中我们就学习过，变化的电场周围会产⽣磁场”正是第⼀种起源，⽽题主接着提到的“⽐如⾮晶体中的磁性，另外有些晶体材料同样不具备明显的磁性等等”尽管不对，但其实指的就是第⼆种起源。
2. 我想多说的是第⼆个起源：以⾃旋为基础的铁磁性物质中的磁性。
磁性材料磁性的起源-PPT
• 过渡元素得原子或离子组成物质时,轨道角动量冻结,
因而不考虑L
• 孤立Fe原子得基态(6、7 μB)与大块铁中得铁原子(2、2 μB)磁矩不一样。 • 物质中:
Fe3＋得基态磁矩为5 μB
Mn2＋
5 μB
Cr2＋
4μB
Ni2＋
2 μB
Co2＋
3 μB
二、电子自旋磁矩 自旋→自旋磁矩
实验证明:电子自旋磁矩在外磁场方向分量等于一 个μB,取正或取负。
μ
s
H
μ B
e 2m
e m2
自旋角动量：
PS SS 1
在外场方向分量：Ps
H
ms
2
（自旋磁量子数：ms
1) 2
自旋磁矩与自旋角动量的关系为：
μs
H
＝－
e m
Ps
H
方向相反
μs
e m
PJ PL PS J J 1
总角量子数:J=L+S, L+S-1,…… |L-S|。 原子总角动量在外场方向得分量:
PJ
H
mJ
总磁量子数:mJ =J,J-1,……-J
按原子矢量模型,角动量PL与PS绕PJ 进动。故μL与μS 也绕PJ进动。
大家学习辛苦了，还是要坚持
继续保持安静
μL与μS在垂直于PJ方向得分量(μL)┴与(μS)┴在一个进 动周期中平均值为零。 ∴ 原子得有效磁矩等于μL与μS 平行于PJ得分量与,即:
逐一填充。相同得外层电子决定了她们得共性,但4f电子 数得不同导致稀土元素磁性不同。
2、La系收缩:指La系元素得原子与离子半径随原子序数 得增加而逐渐缩小。
物质的磁性与磁场
物质的磁性与磁场物质的磁性一直是人类探索的热点之一。
从古至今，人们通过观察和实验不断深入研究物质的磁性与磁场之间的关系。
本文将从物质的磁性、磁场的产生以及物质在磁场中的行为三个方面，探讨物质的磁性与磁场的相关性。
1. 物质的磁性磁性是物质固有的属性，表现为物质对磁场的响应。
根据物质对磁场的不同响应，可以将物质分为磁性物质和非磁性物质两类。
1.1 磁性物质磁性物质是指具有明显磁性的物质，如铁、镍、钴等。
这些物质在磁场中可以被吸引或排斥，形成磁性的现象。
磁性物质的磁性主要来源于其原子或分子内部的微观磁矩。
1.2 非磁性物质非磁性物质是指对磁场无明显响应的物质，如木材、玻璃、塑料等。
这些物质的磁矩方向混乱，无法在外磁场的作用下形成明显的磁性行为。
2. 磁场的产生磁场是指物质周围存在的一种力场，它可以在空间中产生力的作用。
磁场可以通过电流、磁体等方式产生。
2.1 电流产生的磁场根据安培环路定理，电流通过导线会产生磁场。
当电流通过导线时，围绕导线会形成一个闭合的磁场，磁力线呈环形状。
磁场的强弱与电流的大小成正比。
2.2 磁体产生的磁场磁体是指具有一定磁性的物质，如永磁体、电磁体等。
当磁体被激发时，会产生磁场。
永磁体是由具有寿命较长的磁性物质组成，通过磁化可以形成固定方向的磁场。
电磁体则是通过电流的作用使磁性物质产生磁场。
3. 物质在磁场中的行为物质在磁场中会表现出不同的行为，主要包括磁化、磁导率和磁化曲线等。
3.1 磁化磁化是指物质在磁场中被磁化的过程。
当物质受到外部磁场的作用时，其中的磁矩会被重新排列，使物质整体具有磁性。
磁化可以分为临时磁化和永久磁化两种。
临时磁化是指物质在磁场作用下暂时具有磁性，一旦外部磁场消失，物质的磁性也会消失。
永久磁化则是指物质在磁场作用下形成的长久磁性，即使外部磁场消失，物质依然具有磁性。
3.2 磁导率磁导率是物质对磁场的导磁性能的度量。
磁导率高的物质对磁场的响应更强，磁场对该物质的影响更大。
物质顺磁性和抗磁性的产生原因
物质顺磁性和抗磁性的产生原因顺磁性和抗磁性的原因磁性是物质的一种基本属性。
物质按照其内部结构及其在外磁场中的性状可分为抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性物质。
铁磁性和亚铁磁性物质为强磁性物质～抗磁性和顺磁性物质为弱磁性物质 ( 参考文献1 )。
从上面的介绍看出，任何物质都会显示磁性，并且物质从顺磁性到反磁性、磁性从强到弱是逐渐变化的，没有一个明显的界限。
物质的磁性到底是怎么产生的，本文就此观点提出我自己的看法。
一、现在的理论给人们带来的疑惑1、顺磁性:现在人们认为，电子磁矩由电子的轨道磁矩和自旋磁矩组成。
在晶体中～电子的轨道磁矩受晶格的作用～其方向是变化的～不能形成一个联合磁矩～对外没有磁性作用。
因此～物质的磁性不是由电子的轨道磁矩引起～而是主要由自旋磁矩引起。
每个电子自旋磁矩的近似值等于一个波尔磁子。
是原子磁矩的单位。
因为原子核比电子重2000倍左右～其运动速度仅为电子速度的几千分之一～故原子核的磁矩仅为电子的千分之几～可以忽略不计。
( 参考文献2 ) 我认为上面这段论述是不合理的，我们都知道，原子是由原子核和核外电子组成，原子核又是由质子和中子组成，原子核的体积约为原子体积的几千万亿分之一,(半径约为原子的十万分之一 ).打个比方,原子相当于足球场那么大,而原子核则只有一只蚂蚁那么大。
,参考文献 3,。
电子的质量约为质子质量的1/1836 ( 参考文献4 )。
中子能够通过β衰变过程变成质子、电子和反中微子～ (参考文献5 )。
从这些论述可想而知，电子的体积会有多大，电子的体积不会超过质子和中子体积的千分子一。
即从电子的角度来看原子，原子就象是一个非常巨大的宇宙一样。
由于电子的体积很小很小，即使电子自旋产生的磁场较强，它影响的范围必然很小很小，不可能影响到原子以外，因此电子自旋产生的磁场在宏观上是显示不出来的，如果能显示出来，电子产生的磁场就强大的无法想象了。
上面还提到原子核的磁矩很小，可以忽略，这个观点我觉得也是错误的，人们现在只是从质量上去考虑对磁矩的影响，而把其它因素忽略了，比方说原子核的体积。
为什么某些物体具有磁性
为什么某些物体具有磁性磁性是指物体受磁场作用而表现出吸引或排斥其他物体的特性。
在日常生活中，我们可以观察到一些物体，如磁铁和冰箱贴，具有明显的磁性。
那么，为什么这些物体具有磁性呢？本文将探讨某些物体具有磁性的原因。
1. 原子级现象磁性是由物质的微观结构决定的，其根源可追溯到原子和电子的运动。
原子由带正电的原子核和带负电的电子组成。
当物体中的电子围绕原子核运动时，它们的轨道和自旋会产生磁性。
2. 基础物理现象磁性的产生与电荷的运动有关。
电场和磁场是相互关联的，它们可以相互转换。
在物体中，电子的运动形成一个微小的电流环，这个电流环产生磁场。
如果一组电子的微小磁场在整个物体中对齐，即同向排列，该物体就会表现出明显的磁性。
3. 磁性材料虽然所有物质都具有微弱的磁性，但只有某些特定的材料才表现出明显的磁性。
这些材料被称为磁性材料。
常见的磁性材料包括铁、镍和钴。
这些材料中的原子和电子结构使它们能够更容易地形成微小的磁域，从而使磁场更强。
4. 磁性的来源磁性的主要来源是多种原子和电子层面的相互作用。
其中主要的两种相互作用是磁矩和自旋。
磁矩是描述物体磁性强度和方向的物理量。
它是由电子的轨道运动和自旋运动产生的。
当电子绕原子核旋转或自转时，它们形成一个电流环，这个电流环会产生一个磁矩。
不同的原子和分子具有不同的磁矩。
自旋是电子固有的角动量。
自旋可以视为电子绕轴线旋转的结果，它使电子成为一个微型的磁体。
当电子自旋方向一致时，它们的磁矩相互增强，使物体表现出强磁性。
5. 临界温度磁性材料的磁性在高温下会变弱或完全消失，这是因为高温会破坏原子和电子之间的相互作用。
每种磁性材料都有一个临界温度，即居里温度。
在该温度以下，磁性材料会表现出明显的磁性；而在该温度以上，磁性材料会丧失磁性。
6. 应用由于某些物体具有磁性，我们可以在许多领域中应用磁性效应。
磁性材料被广泛用于制造电动机、发电机、变压器等设备。
磁性还在信息存储中起着重要的作用，如硬盘驱动器和磁带。
磁性物理学第一章物质磁性概述-磁性物理
如氧、铝、铂等金属，以及某些非金属如氮、氧等。
顺磁性特点
顺磁性物质的磁化率比抗磁性物质大，但仍然是微弱的。它们同样 不会自发磁化，且在外磁场撤去后无剩磁。
铁磁性物质
01
铁磁性定义
铁磁性是指物质在外磁场作用下，能产生很强磁化现象，且可以自发磁
化形成磁畴。
02
铁磁性物质举例
如铁、钴、镍及其合金等。
物质磁性影响因素分
04
析
温度对物质磁性影响
居里温度
物质磁性随温度变化的重要参数，当温度高于居里温度时，铁磁性物质转变为顺 磁性。
磁化率与温度关系
对于顺磁性物质，磁化率随温度升高而降低；对于铁磁性物质，在居里温度以下 磁化率随温度升高而降低，在居里温度以上转变为顺磁性。
压力对物质磁性影响
压力效应
磁性分类
根据物质在磁场中的表现，可分为铁 磁性、亚铁磁性、反铁磁性、顺磁性 和抗磁性等。
物质磁性来源
电子自旋磁矩
电子自旋产生的磁矩是物质磁性的主要来源。
电子轨道磁矩
电子绕原子核运动时产生的磁矩，对物质磁性有 贡献但通常较小。
原子核自旋磁矩
原子核自旋产生的磁矩，对物质磁性的贡献极小， 通常可忽略不计。
尔元件等，实现非接触式测量和自动控制。
磁记录材料应用领域
硬盘驱动器
磁记录材料用于制造硬盘驱动器的存储介质，实现数据的长期可 靠存储。
磁带
利用磁记录材料的磁化特性，制造磁带等线性存储设备，用于数 据的备份和归档。
磁卡
磁记录材料用于制造各种磁卡，如信用卡、门禁卡等，实现身份 识别和交易安全。
总结与展望
物质在压力作用下，原子间距减小，电子云重叠增加，导致 交换作用增强，从而影响物质的磁性。
物质的磁性
物质的磁性
1物质的磁性
物质的磁性是指物质对磁场的反应能力，是理解物质结构和性质的重要体现。
从根本上讲，一个物质的磁性取决于它的原子的构成，原子的构成又取决于它的每个原子的电子的构型。
自古以来，物质的磁性一直被认为是影响物理和化学性质的重要因素，是研究化学性质和物理性质的一个核心内容。
1.1物质的磁性来源
早期，物质的磁性是由看不到的磁子的粒子性质以及电带的位置引起的。
此外，磁性也可以由由电子的自旋导致的。
科学家认为，电子在原子轨道上运动时，电子的積極性及自旋的存在，会令原子具有磁性。
另外，原子的结构以及原子的相互作用也会影响物质的磁性。
1.2物质的磁性相互作用
物质的磁性在微观与宏观方面都发挥着极其重要的作用。
在微观层面，物质的磁性会影响到原子分子的结构和电子的运动，从而影响到原子分子的化学反应；在宏观层面，物质的磁性会面对磁场而产生磁力，控制物质的形态结构，同时也影响到热效应，力学效应与化学反应。
总之，物质的磁性是统计物质结构与性质的重要性质之一，影响着物质在磁场中对有效力矢量的响应，影响物理性质和化学性质，与物质的结构有着直接联系，在物理与化学领域均占据着重要地位。
关于磁性的原理
关于磁性的原理磁性是物质的一种性质，即具有吸引铁和磁物质的能力。
磁性的原理可以从原子和分子层面以及电磁学角度来解释。
从原子和分子层面来看，磁性是由物质中存在的磁性原子或分子引起的。
对于每个原子或分子而言，其内部存在着电子，而电子带有自旋和轨道角动量，且带电运动的电子会产生磁矩。
当原子或分子内的所有电子的磁矩方向相互平衡时，物质不具有磁性；而当电子的磁矩相互作用并趋于平行时，物质会表现出磁性。
具体来说，磁性可以来源于两种不同的机制：顺磁和铁磁。
顺磁是指物质中的原子或分子具有未配对的电子，这些电子的磁矩在外加磁场作用下趋于平行，并使整个物质表现出磁性。
常见的顺磁物质有空气、铝和铜等。
铁磁是指物质中的原子或分子具有自旋离子、金属离子或配位离子，这些离子的自旋强烈地相互作用，使整个物质表现出强烈的磁性。
铁磁物质有钴、铁、镍等。
从电磁学角度来看，磁性可以解释为电流在运动中所产生的磁场以及磁场对电流的作用。
在电流通过导线时，围绕导线会形成一个环绕状的磁场。
这个磁场的方向可以由右手定则来确定：将右手竖直地握住导线，使得四指的方向与电流方向相同，则大拇指所指的方向即为磁场的方向。
在磁性物质中，原子或分子的磁矩受到在其周围形成的磁场的影响。
当一个磁场作用于磁性物质时，原子或分子的磁矩会趋于调整方向以与外加磁场相匹配。
这种调整磁矩方向的过程是通过物质中的电子自旋或轨道角动量与外加磁场相互作用来实现的。
当所有的磁矩趋于平行时，磁性物质就会呈现出显著的磁性。
另外，磁性还可以通过电磁感应的原理来解释。
根据法拉第电磁感应定律，当一个导体中的电流发生变化时，会产生一个与之相对应的变化磁场。
而根据安培定律，一个变化磁场会诱导出周围的导体中电流的变化。
因此，当一个导体中电流发生变化时，会在周围形成一个磁场，并诱导出其他物质中的电流变化。
这种电磁感应的过程也可以解释一些磁性现象，例如磁铁可以吸引铁或磁物体。
总结起来，磁性的原理可以从原子和分子层面解释为在物质中存在的磁性原子或分子的相互作用；也可以从电磁学角度解释为电流所产生的磁场以及磁场对电流的作用。
磁铁为什么会有磁性 磁性的本质
磁铁为什么会有磁性磁性的本质一、物质磁性的起源如果磁是电磁以太涡旋，一个磁铁，没看到任何电磁以太的涡旋，为什么会有磁性？我们的回答是：物质的磁性起源于原子中电子的运动，电子的运动会产生一个电磁以太的涡旋。
早在1820年，丹麦科学家奥斯特就发现了电流的磁效应，第一次揭示了磁与电存在着联系，从而把电学和磁学联系起来。
为了解释永磁和磁化现象，安培提出了分子电流假说。
安培认为，任何物质的分子中都存在着环形电流，称为分子电流，而分子电流相当一个基元磁体。
当物质在宏观上不存在磁性时，这些分子电流做的取向是无规则的，它们对外界所产生的磁效应互相抵消，故使整个物体不显磁性。
在外磁场作用下，等效于基元磁体的各个分子电流将倾向于沿外磁场方向取向，而使物体显示磁性。
磁现象和电现象有本质的联系。
物质的磁性和电子的运动结构有着密切的关系。
乌伦贝克与哥德斯密特最先提出的电子自旋概念，是把电子看成一个带电的小球，他们认为，与地球绕太阳的运动相似，电子一方面绕原子核运转，相应有轨道角动量和轨道磁矩，另一方面又绕本身轴线自转，具有自旋角动量和相应的自旋磁矩。
施特恩-盖拉赫从银原子射线实验中所测得的磁矩正是这自旋磁矩。
（现在人们认为把电子自旋看成是小球绕本身轴线的转动是不正确的。
）电子绕原子核作圆轨道运转和绕本身的自旋运动都会产生电磁以太的涡旋而形成磁性，人们常用磁矩来描述磁性。
因此电子具有磁矩，电子磁矩由电子的轨道磁矩和自旋磁矩组成。
在晶体中，电子的轨道磁矩受晶格的作用，其方向是变化的，不能形成一个联合磁矩，对外没有磁性作用。
因此，物质的磁性不是由电子的轨道磁矩引起，而是主要由自旋磁矩引起。
每个电子自旋磁矩的近似值等于一个波尔磁子。
是原子磁矩的单位，。
因为原子核比电子重2000倍左右，其运动速度仅为电子速度的几千分之一，故原子核的磁矩仅为电子的千分之几，可以忽略不计。
孤立原子的磁矩决定于原子的结构。
原子中如果有未被填满的电子壳层，其电子的自旋磁矩未被抵消，原子就具有“永久磁矩”。
磁铁充磁原理
磁铁充磁原理磁铁是一种能够产生磁场并吸引铁、镍、钴等物质的物体。
磁铁的磁性来源于其内部微观结构的特殊排列，而这种排列是通过充磁过程实现的。
本文将介绍磁铁充磁的原理及其相关知识。
首先，我们需要了解磁铁的基本结构。
磁铁由许多微小的磁性分子组成，这些分子被称为磁畴。
在未充磁状态下，这些磁畴的磁矩（即磁性分子的磁场）是杂乱排列的，因此整个磁铁没有明显的磁性。
为了使磁铁具有磁性，我们需要通过充磁过程重新排列这些磁畴。
磁铁充磁的原理是利用外部磁场对磁畴进行重新排列，使得它们在同一方向上对齐，从而产生强磁性。
这个过程可以通过多种方式实现，最常见的方法是使用另一个强磁铁或电流来产生外部磁场。
当磁铁暴露在外部磁场中时，磁畴会受到外部磁场的影响，逐渐转向与外部磁场方向一致。
经过一段时间的作用，磁畴将逐渐对齐，整个磁铁就完成了充磁过程。
在实际应用中，磁铁的充磁过程需要注意一些问题。
首先，充磁的时间不宜过长，否则可能会导致磁铁过度充磁而损坏其磁性。
其次，充磁时需要注意外部磁场的强度和方向，以确保磁铁的磁性能够得到充分发挥。
此外，不同类型的磁铁（如永磁铁、电磁铁）在充磁过程中也有一些特殊的注意事项，需要根据具体情况进行操作。
总之，磁铁充磁是通过重新排列磁畴来实现的，其原理是利用外部磁场对磁畴进行影响，使其逐渐对齐并产生强磁性。
在实际操作中，需要注意充磁的时间、外部磁场的强度和方向，以及不同类型磁铁的特殊要求。
通过合理的充磁操作，我们可以获得具有强磁性的磁铁，从而满足各种实际应用的需要。
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Fe,Co,Ni及它们的合金,Cr和Mn的一些合金都是铁磁性物质, 它们的磁化率为10~105 . 铁磁性物质当温度升高到一定就会转化为顺磁性物质,该温度 点叫居里温度点.
4.物质磁性的来源
4.物质磁性的来源
3.3原子核外电子的排布规律
A.电子按能量高低在核外分层排布 B.电子总是尽先排布在能量最低的电子层里。 C.每个电子层最多只能排布2n2个电子。 D.K层为最外层时，最多只能容纳2个电子。 E.其它各层为最外层时，最多只能容纳8个电子。 F.次外层最多不超过18个电子。
1 K 2 2 L 8 3 M 18 4 N 32 5 O 50 6 P 2n2 7 Q
L l (l 1)
大的能级高
原子序数56的多电子原子的能级高低可用经验公式：
n 0 .7 l
3.4多电子原子的核外电子状态
3. 磁量子数
m 0,1,2,, l
决定电子绕核运动角动量的空间取向
1 4. 自旋量子数 ms 2 决定电子自旋角动量的空间取向 S m z s
1.基本磁现象.
阻挡太阳高能粒子(太阳风)是地球磁场其中作用之一 有效地保护地球生物免受伤害
1.基本磁现象.
中国古代四大发明之一司南(指南针) 但多数时候被用来看风水(罗盘)
1.基本磁现象.
A.磁极
N S
B.磁作用
S
N
N
S
C.磁力线
2.电与磁的关系.
2.1电与磁的关系
通电线圈有磁场产生 直流导线周围有磁场 闪电可令指南针偏转
物质磁性的来源
UNITED ELECTRONICS CO., LTD 优耐电子（深圳）有限公司 编写：研发部\伍卓权 2008-11-13
物质磁性的来源
1.基本磁现象. 2.电与磁的关系. 3.物质原子结构. 4.物质磁性的来源.
1.基本磁现象.
一.自然界存在的磁现象
我们的地球本身就是个大磁体
μs=2√S(S+1)
1.73 2.83 3.87 4.9 5.92 4.9 3.87 2.83 1.73
μs(实测值)
1.8 2.8 3.8 4.9 5.9 5.4 4.8 3.2 1.9
从上表可以看出,铁金属离子的磁矩的实验值,只与式 μS=2√S(S+1) ( 注:S为总自旋量子数)计算很接近,而与式 μj=gj√J(J+1) 计算相差 很大.这说明铁族元素的离子磁矩主要由电子的自旋作贡献,而电 子磁矩很小甚至于不作贡献.这可以由轨道角动量”冻结”的理论 来解释. 当轨道角动量不作用时就出现总量子数J近似等于自旋量子数S,这 时只有自旋磁矩对晶体的离子磁矩作贡献.
4.物质磁性的来源
离子
Ti3+,V4+ V3+ Cr3+,V2+ Mn3+,Cr2+ Fe3+,Mn2+ Fe2+ Co2+ Ni2+ Cu2+
电子组态
3d1 3d2 3d3 3d4 3d5 3d6 3d7 3d8 3d9
μj=gj√J(J+1)
1.55 1.63 0.77 0 5.92 6.7 6.63 5.59 3.55
3.6磁矩简述
描述载流线圈或微观粒子磁性的物理量。平面载流线圈的磁 矩定义为 m=iSn式中i电流强度；S为线圈面积；n为与电 流方向成右 手螺旋关系的单位矢量。在均匀外磁场中，平面载流线圈不受力 而受力矩，该力矩使线圈的磁矩m转向外磁场B的方向；在均匀 径向分布外磁场中，平面载流线圈受力矩偏转。许多电机和电学 仪表的工作原理即基于此。 在原子中，电子因绕原子核运动而具有轨道磁矩；电子还因 自旋具有自旋磁矩；原子核、质子、中子以及其他基本粒子也都 具有各自的自旋磁矩。这些对研究原子能级的精细结构，磁场中 的塞曼效应以及磁共振等有重要意义，也表明各种基本粒子具有 复杂的结构。
→→→→→ ←
C. 因为每个电子的自旋磁偶极矩的在外样场方向上的分量是一个玻 尔磁子,所以未被抵消的自旋磁偶极矩应该是 μSz= 5μB-1μB =4μB
4.物质磁性的来源
例2:Fe3+
Fe3+的基态 Fe3+有23个电子,组态是1s2,2s2,2p6,3s2,3p6,3d5不满也是 3d层,按照上述的填充方式3d层的5个电子应该是这样 分布的 →→→→→ 结果未抵消的自旋磁偶极矩是 μSz= 5μB
4.物质磁性的来源
4.8物质的宏观磁性
描述物质的磁性,我们用单位体积内的总磁偶极矩或总磁矩来表 示:J=μ0M 式中:J是单位体积内的总总磁偶极矩,称为磁极化强度 M是单位体积内的总磁矩,称为磁化强度
μ0是真空磁导率.
把物体放在磁场中,物体就被磁化了,其磁化强度M与磁场强度H的 关系为M=XH 式中X称为物质的磁化率(有些称为相对磁化率, 而把μ0 X=J/M称 为磁化率)
4.物质磁性的来源
4.2电子的轨道磁矩
电子绕原子核作轨道运动,相当于有电流的闭合回路,它产生一个磁 偶极矩. 由于轨道平面有不同的方向,在有外磁场的的情况下,电子轨道磁偶 极矩在磁场方向上的分量为:
μlz=m1· μB
式中:m1为磁量子数
μB=(μ0e/2m)h/2π=1.165× 10-29(韦伯· 米),称为玻尔磁子,是磁 偶
( lz sz )B
eB eB ml ms 2m m
eB eB Lz Sz 2m m
当外加磁场时，电子角动量的空间取向不同，其由于磁场的存在而附加的能 量不同造成电子能级Enl的分裂——塞曼效应
未分裂时的能级Enl称为简并能级
ห้องสมุดไป่ตู้
3.4多电子原子的核外电子状态
n 主壳层 l 次壳层 M
计算的离子磁矩要比实验值大,这是因为上式是对原子自由状态下获得的, 即μj不受周围其它原子的相互作用时,由原子自身的总角动量矩所产生的 磁矩.而实际测得的磁矩,并不是单个自由原子或离子子的磁矩. 例如,铁原子它的组态是: 1s2,2s2,2p6,3s2,3p6,3d6,4s2 ,其基态量子数有 S=2,L=2,J=4,g=3/2,由上式计算出磁矩应是6.7μB.但实测得铁原子磁矩 是2.22μB,两者相差甚大.
MS
1 K 0 s 0
↑↓
2 L 0 s 0
↑↓
3 M 1 p 0 s 1
↑↓
1 p -1
↑↓
2 d 1
↑↓
-1
↑↓
0
↑↓
0
↑↓
0
↑↓
-2
↑↓
-1
↑↓
0
↑↓
1
↑↓
2
↑↓
状态数或 最多电子 数 n 主壳层 l 次壳层 M
MS
2 2 8
6
2
6 18 4 N
10
0 s 0
↑↓
1 p -1
↑ ↓
2 d 1
↑ ↓
4.物质磁性的来源
4.6一些金属离子的磁矩
离 子 未抵消电子数 离子磁矩μB
Cr3+ ,Mn4+
Cr2+ ,Mn3+ Mn2+, Fe3+, Co4+ Fe2+, Co3+ Co2+, Ni3+ Ni2+ Cu2+
3
4 5 4 3 2 1
3
4 5 4 3 2 1
Cu+, Zn2+
0
0
4.物质磁性的来源
S
N
2.电与磁的关系.
2.2磁与电的关系 磁感应现象
2.电与磁的关系.
2.3事实上，电和磁是不可分割的，它们 始终交织在一起。简单地说，就是电 生磁、磁生电。
那么一些在宏观上显磁性的物质是 否存在着电流呢?
3.物质原子结构.
3.1原子结构图
3.物质原子结构.
3.2原子核外电子的排布规律
核外电子排布必需遵守的两个原理 A.泡利不相容原理:同一系统中，不能有两个或两个以上 的费米子具有完全相同的量子态 就是说在原子中不能有两个电子处于同一状态上,原子 中的电子都处于不同的状态. B.能量最小原理电子在原子轨道上分布，要尽可能使整个 原子系统能量最低。 因为原子能量最低时它最稳定,所以电子在填充进原子 时总是先填充能量低的,再填充能量高,不能所有电子都 填在能量低级上.
4.物质磁性的来源
按X的大小可把物质分为三类:
一.X<0,这类物质称为抗磁性物质,/X/约为10-5 ,这类物质的M 与H反向. 二. X>0, X<=0这类物质称为顺磁性物质,M与H同向,X约为 10-3~ 10-5 . 三. X>=0,这类物质称为铁磁性物质,它们的磁性称为铁磁性.
由内到外，能量逐渐升高
3.4多电子原子的核外电子状态
多电子原子核外电子的运动状态仍用四个量子数(n , l , m , ms)描写 1. 主量子数
n 1,2,3
电子的能量En,l主要由 n 决定，一般情况下n 较高的状态，能量也较高
2. 副量子数
l 0,1,2,, n 1
决定电子绕核运动的角动量 亦影响电子能量
电子绕核运动形成磁矩 轨道磁矩为: 自旋磁矩为:
Lz m
e l L 2m e s S m
3.4多电子原子的核外电子状态
总磁矩为:
l s
e e L S 2m m
原子处在磁场中,磁场对原子的相互作用能为:
E B
4.物质磁性的来源
A.物质的磁性来源于原子的磁性,原子具有磁矩.由于原子 的结构不同所以各种原子的磁矩不同,有的可能为零. B.原子的磁矩来源于电子(原子核的磁矩很少可以忽略) C.电子的磁矩又分为轨道磁矩和自旋磁矩两部分, 有时也用磁偶极矩来表示磁性的强弱(它和磁矩具有相 同的物理意义,数值上只差一个比例常数(真空磁导率μ0 ＝4π×10-7韦伯／（安培· 米）),原子的磁偶极矩μ原与 原子磁矩m原之间的关系为: μ原= μ0 m原