Κεφάλαιο 6: Διαμαγνητισμός και Παραμαγνητισμός. Λιαροκάπης Ευθύμιος. Διηλεκτρικές, Οπτικές, Μαγνητικές Ιδιότητες Υλικών

Σχετικά έγγραφα
Κεφάλαιο 9: Ελεύθερα Ηλεκτρόνια σε Μαγνητικό Πεδίο. Λιαροκάπης Ευθύμιος. Διηλεκτρικές, Οπτικές, Μαγνητικές Ιδιότητες Υλικών

Μαγνητική ροπή. SI: Am 2

Ατομική και Μοριακή Φυσική

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΜΑΓΝΗΤΙΚΑ ΥΛΙΚΑ

Ενδεικτικές Λύσεις Θεµάτων Εξετάσεων στη Θεµατική Ενότητα ΦΥΕ34

2. Ποιά από τις παρακάτω γραφικές παραστάσεις αντιστοιχεί στο νόµο του Ohm; (α) (β) (γ) (δ)

ΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΠΕ ΙΟ = Ο. Μαγνητικό πεδίο ευθύγραµµου ρευµατοφόρου αγωγού. Μαγνητικό πεδίο κυκλικού ρευµατοφόρου αγωγού.

Κεφάλαιο 5: Εισαγωγή στα Μαγνητικά Πεδία. Λιαροκάπης Ευθύμιος. Διηλεκτρικές, Οπτικές, Μαγνητικές Ιδιότητες Υλικών

ΣΧΟΛΗ ΕΜΦΕ ΤΟΜΕΑΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΧΕΙΜΕΡΙΝΟ ΕΞΑΜΗΝΟ Ηµιαγωγοί και Ηµιαγώγιµες οµές (7 ο Εξάµηνο) Απαντήσεις στην 2 η Σειρά ασκήσεων

ΕΡΓΑΣΙΑ 2 (Παράδοση:.) Λύση Ι. Το πεδίο ορισµού Α, θα προκύψει από την απαίτηση ο παρονοµαστής να είναι διάφορος του µηδενός.

Ατομική Δομή (Κεφ.8) Ενέργειες κβαντισμένεs E n. n Επιτρέπονται μόνο κυκλικές τροχιές για τις οποίες. L κβαντισμένη ( n = 1 L = 1?

ΑΤΟΜΟ Υ ΡΟΓΟΝΟΥ. ΜΟΝΤΕΛΟ BOHR.

Ατομική και Μοριακή Φυσική

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8 ΣΙ ΗΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΑ ΥΛΙΚΑ ΜΑΓΝΗΤΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ

Κεφάλαιο 7: Μαγνητικά Υλικά και Ιδιότητες Ι. Λιαροκάπης Ευθύμιος. Διηλεκτρικές, Οπτικές, Μαγνητικές Ιδιότητες Υλικών

1. Μετάπτωση Larmor (γενικά)

1. Μαγνητικό Πεδίο Κινούμενου Φορτίου. Το μαγνητικό πεδίο Β σημειακού φορτίου q που κινείται με ταχύτητα v είναι:

Κλασική Ηλεκτροδυναμική Ι

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Κβαντική Θεωρία ΙΙ. Spin Διδάσκων: Καθ. Λέανδρος Περιβολαρόπουλος

Ε Θ Ν Ι Κ Ο Μ Ε Τ Σ Ο Β Ι Ο Π Ο Λ Υ Τ Ε Χ Ν Ε Ι Ο

Διατομικά μόρια- Περιστροφική ενέργεια δονητικά - περιστροφικά φάσματα

Κεφάλαιο 39 Κβαντική Μηχανική Ατόμων

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Σύγxρονη Φυσική II. Ατομική Δομή ΙΙ Διδάσκων : Επίκ. Καθ. Μ. Μπενής

Κλασική Ηλεκτροδυναμική Ι

Εισαγωγή. 1. Παράµετρος, εκτιµητής, εκτίµηση

ΓΕΝΙΚΗ ΚΑΙ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΧΗΜΕΙΑ

Κβαντομηχανική σε. τρεις διαστάσεις. Εξίσωση Schrödinger σε 3D. Τελεστές 2 )

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Σύγxρονη Φυσική II. Το άτομο του Υδρογόνου Διδάσκων : Επίκ. Καθ. Μ. Μπενής

] 2 ΑΣΚΗΣΕΙΣ. Υπόδειξη α. Πιθανότητα ανάκλασης: R=1-T 2 Τελικά R = όταν α c R 1 (ολική ανάκλαση) β. Θα πρέπει: de

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Σύγxρονη Φυσική II. Μοριακή Δομή ΙΙ Διδάσκων : Επίκ. Καθ. Μ. Μπενής

Τα ηλεκτρόνια των ατόμων, όπως έχουμε δει μέχρι τώρα, έχουν τροχιακή στροφορμή και στροφορμή λόγω ιδιοπεριστροφής των (σπιν).

ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΚΑ ΥΛΙΚΑ. Ενότητα 1: ΑΤΟΜΑ ΚΑΙ ΔΕΣΜΟΙ ΛΙΤΣΑΡΔΑΚΗΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΤΗΜΜΥ

Κβαντική Φυσική Ι. Ενότητα 2: Σύστημα δύο σωματιδίων-αρχή της αντιστοιχίας. Ανδρέας Τερζής Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

ΤΟ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΟ ΠΕ ΙΟ

ΣΤ. ΠΙΘΑΝΟΤΗΤΕΣ ΚΑΙ ΑΣΦΑΛΙΣΤΡΑ ΓΙΑ GOMPERTZ ΚΑΙ MAKEHAM

Ο Πυρήνας του Ατόμου

3. Χαρακτηριστικές Παράμετροι Κατανομών

Διάλεξη 3: Το άτομο του Υδρογόνου. Αναζητούμε λύσεις της χρονοανεξάρτητης εξίσωσης Schrödinger για το κεντρικό δυναμικό

ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ και ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ

Στην Στατιστική Φυσική και στην Θερµοδυναµική αποδεικνύεται ότι δύο συστήµατα που δεν είναι θερµικά µονωµένα, σε ισορροπία έχουν την ίδια

Μάθημα 3 ο. Στοιχεία Θεωρίας Ελαστικών Κυμάτων

Nobel Φυσικής για Κβαντική Ηλεκτροδυναμική

Κεφάλαια (από το βιβλίο Serway-Jewett) και αναρτημένες παρουσιάσεις

ΑΤΟΜΙΚΑ ΤΟΜΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ

ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ I Ασκήσεις

Κβαντική Μηχανική ΙΙ. Ενότητα 6: Άτομα σε μαγνητικά πεδία Αθανάσιος Λαχανάς Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΙΙ - Ενότητα 6

Φυσική ΙΙ (Ηλεκτρομαγνητισμός Οπτική)

(9.1) (9.2) B E = t (9.3) (9.4) (9.5) J = t

Κλασική Ηλεκτροδυναμική Ι

Μέτρηση του χρόνου ζωής του µιονίου


Διάλεξη 5: Ατομική Δομή. Σύζευξη Σπιν-Τροχιάς

, δηλαδή το R. είναι µεταβλητό, αλλά κάθε φορά ξέροµε πόσο είναι. Στην πλευρά Α υπάρχει µια γνωστή αντίσταση R

Andre-Marie Ampère Γάλλος φυσικός Ανακάλυψε τον ηλεκτροµαγνητισµό. Ασχολήθηκε και µε τα µαθηµατικά.

ορ 2 mg k ( ) ln 2 m = =5.66s τ=5.66

ΕΛΕΓΧΟΙ ΥΠΟΘΕΣΕΩΝ ΓΙΑ ΜΕΣΕΣ ΤΙΜΕΣ ΚΑΙ ΑΝΑΛΟΓΙΕΣ ΚΑΝΟΝΙΚΩΝ ΠΛΗΘΥΣΜΩΝ

ΓΕΝΙΚΗ ΚΑΙ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΧΗΜΕΙΑ

Κύριος κβαντικός αριθμός (n)

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Κβαντική Θεωρία ΙΙ. Εφαρμογές Θεωρίας Διαταραχών Διδάσκων: Καθ. Λέανδρος Περιβολαρόπουλος

Εισαγωγή σε προχωρημένες μεθόδους υπολογισμού στην Επιστήμη των Υλικών

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Σύγxρονη Φυσική II. Ατομική Δομή ΙΙΙ Διδάσκων : Επίκ. Καθ. Μ. Μπενής

Ο δεύτερος νόµος του Νεύτωνα για σύστηµα µεταβλητής µάζας

Ενότητα 7: Ανάλυση ιασποράς µε έναν παράγοντα (One way Analysis of Variance)

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 ΜΑΓΝΗΤΟΣΤΑΤΙΚΟ ΠΕ ΙΟ

Γενική Μεταπτυχιακή Εξέταση - ΕΜΠ & ΕΚΕΦΕ-" ηµόκριτος"

Κβαντικοί αριθμοί τρεις κβαντικοί αριθμοί

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙKΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΦΥΕ ΕΝ ΕΙΚΤΙΚΕΣ ΛΥΣΕΙΣ 1 ης ΕΡΓΑΣΙΑΣ

dn T dv T R n nr T S 2

Το διωνυικό υπόδειγα πολλών περιόδων

Σερβοκινητήρες πρόωσης σε συστήματα CNC

Ατομική και Μοριακή Φυσική

Μαγνητικά Υλικά Υπεραγωγοί

ΑΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ/ ΣΤΕΦ 3/2/2016 ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΓΡΑΠΤΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ

1 p p a y. , όπου H 1,2. u l, όπου l r p και u τυχαίο μοναδιαίο διάνυσμα. Δείξτε ότι μπορούν να γραφούν σε διανυσματική μορφή ως εξής.

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ Α ΛΥΚΕΙΟΥ

Κεφάλαιο 3. Ιδιότητες μονάδων - συστήματος που βασίζονται σε διάφορους τύπους γήρανσης

Χημεία Γ Λυκείου Θετικής Κατεύθυνσης

Εντολές κίνησης σε συστήματα CNC

Ηλεκτρικές Μηχανές ΙΙ

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου 1 Ενότητα # 7: Άλγεβρα βαθμίδων (μπλόκ) Ολική συνάρτηση μεταφοράς

Προσαρµοστικοί Αλγόριθµοι Υλοποίησης Βέλτιστων Ψηφιακών Φίλτρων: Παραλλαγές του αλγόριθµου Least Mean Square (LMS)

Ανίχνευση Νετρίνων Εισαγωγή

Ατομική και Μοριακή Φυσική

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΧΗΜΕΙΑ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 19/03/2017 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: Μαρίνος Ιωάννου, Στέφανος Γεροντόπουλος, Σταυρούλα Γκιτάκου

ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΑΤΟΜΙΚΗΣ (FineStructureA) Ακαδ. Ετος: Ε. Βιτωράτος

Η ενεργός διατομή της αλληλεπίδρασης μιονίου με την ύλη

Μαγνητικά Υλικά Υπεραγωγοί

1) Μη συνεργατική ισορροπία

( ) ΟΙ ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ ΤΟΥ ΜΑΧWELL KAI TA ΠΕ ΙΑ Β ΚΑΙ Η. Κ.Ε.Αργυρόπουλος ιδάκτωρ Φυσικής Ε.Μ.Π Σχ.Σύµβουλος ΠΕ04 ( J)

( )U 1 ( θ )U 3 ( ) = U 3. ( ) όπου U j περιγράφει περιστροφή ως προς! e j. Γωνίες Euler. ω i. ω = ϕ ( ) = ei = U ij ej j

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ. Αριθµητικός Υπολογισµός των Κρίσιµων Εκθετών στο µαγνητικό µοντέλο 2D-Ising µε χρήση µεθόδου Monte Carlo

ΚΕΝΤΡΟ ΘΕΩΡΗΤΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ & ΧΗΜΕΙΑΣ Ε ΟΥΑΡ ΟΥ ΛΑΓΑΝΑ Ph.D. Λεωφ. Κηφισίας 56, Αµπελόκηποι, Αθήνα Τηλ.: ,

ασθενέστερες αλληλεπιδράσεις στο άτομο που προέρχονται από μαγνητικά φαινόμενα. Θα ασχοληθούμε αρχικά με τα φαινόμενα εκείνα που προκαλούνται από

Ατομική και Μοριακή Φυσική

ΦΥΣΙΚΗ ΙΙ (Θ) Χασάπης Δημήτριος ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ ΤΕ

ΦΥΣΙΚΗ και αν συνεχίζει να αυξάνεται η συχνότητα του διεγέρτη, το πλάτος της εξαναγκασµένης ταλάντωσης διαρκώς θα µειώνεται.

κυματικής συνάρτησης (Ψ) κυματική συνάρτηση

Μάθημα 6 α) β-διάσπαση β) Χαρακτηριστικά πυρήνων, πέρα από μέγεθος και μάζα

Spin του πυρήνα Μαγνητική διπολική ροπή Ηλεκτρική τετραπολική ροπή. Τάσος Λιόλιος Μάθημα Πυρηνικής Φυσικής

Transcript:

Σχολή Εφαροσένων Μαθηατικών και Φυσικών Επιστηών Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο ιηλεκτρικές, Οπτικές, Μαγνητικές Ιδιότητες Υλικών Κεφάλαιο 6: ιααγνητισός και Παρααγνητισός Λιαροκάπης Ευθύιος

Άδεια Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Ca%v Cs. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άδεια χρήσης άλλου τύπου, αυτή πρέπει να αναγράφεται ρητώς.

ΙΑΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ Κλασική περιγραφή Για να κατανοήσουε το φαινόενο του διααγνητισού στα υλικά, ας θεωρήσουε ένα ηλεκτρόνιο σε κυκλική τροχιά γύρω από θετικά φορτισένο πυρήνα. Το όλο σύστηα βρίσκεται σε εξωτερικό αγνητικό πεδίο κάθετο στο επίπεδο τροχιάς του ηλεκτρονίου. Το ηλεκτρόνιο θα Β υφίσταται ια δύναη t και ια ηλεκτροστατική δύναη, που θα δηιουργούν την F k v κεντροόλο επιτάχυνση. F v F 4πε v Fk v Εποένως θα ισχύει ότι 4πε v. v Όταν δεν υπάρχει αγνητικό πεδίο τότε ω πε, οπότε η συχνότητα 4 περιστροφής θα είναι ίση προς ω. 3 4πε Ας παραδεχτούε ότι η ακτίνα της τροχιάς δεν εταβάλλεται ε την ύπαρξη αγνητικού πεδίου, αλλά αλλάζει όνο η συχνότητα περιστροφής ω. Τότε θα έχουε v ότι ω ω ω ω 4πε ω ω ω ω ω Που οδηγεί στην Όταν το αγνητικό πεδίο είναι αρκετά ικρό ώστε οι αλλαγή στην συχνότητα να είναι ικρή, τότε ω ω. Παρατηρούε ότι η συχνότητα εταβάλλεται κατά την Β, ποσότητα ω που ονοάζεται συχνότητα a. Αν το αγνητικό πεδίο δεν ήταν κάθετο, αλλά υπό γωνία θ από τον άξονα της τροχιάς του ηλεκτρονίου, τότε θα ισχύουν οι σχέσεις, θ v d N dt d Οπότε dt VI-1

Εποένως, εκτός από την περιστροφική κίνηση των ηλεκτρονίων γύρω από τον πυρήνα, θα υπάρχει και ια αργή ετάπτωση ε την συχνότητα του a. Η κίνηση των ηλεκτρονίων γύρω από τον άξονα θα ισοδυναεί ε κάποιο ρεύα Z Z I Zν ω. T π Η αλλαγή της συχνότητας καταλήγει σε ένα πρόσθετο ρεύα Z Z I ω π 4π και ια αγνητική ροπή Z I ( π ) π ( ), όπου πήραε όνο τις 4π τροχιές που είναι κάθετες στο εξωτερικό αγνητικό πεδίο Β. Η έση αγνητική ροπή θα είναι ίση προς Z Z Z ( ) 4 3 4 6 Οπότε NZ NZ N χ 6 6 < ιααγνητικά είναι τα υλικά που δεν έχουν κάποια αγνητική ροπή ανά άτοο. Όπως είδαε, προκαλείται από την αντίδραση των ηλεκτρονιακών τροχιακών στο εξωτερικό αγνητικό πεδίο. Όλα τα υλικά έχουν διααγνητισό, αλλά αν υπάρχει ια όνιη αγνητική ροπή, αυτή υπερκαλύπτει τον διααγνητισό. Ενδεικτική τιή για την αγνητική διαπερατότητα προκύπτει για N 1 άτοα/ 3, 7 4π 1 Wb/., 5 1Å, οπότε χ 1. ΠΑΡΑΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ Όταν δεν υπάρχει κάποιο εξωτερικό αγνητικό πεδίο, οι όνιες αγνητικές ροπές ενός υλικού είναι τυχαία προσανατολισένες, ε αποτέλεσα η συνολική αγνήτιση να ηδενίζεται. Υπό την επίδραση ενός αγνητικού πεδίου, οι αγνητικές ροπές τείνουν να προσανατολιστούν και δηιουργούν κάποια αγνήτιση. Αν η αγνήτιση εξαφανιστεί ε την αποάκρυνση του αγνητικού πεδίου η ιδιότητα αυτή ονοάζεται παρααγνητισός. Για ένα ελεύθερο σωατίδιο όπως το ηλεκτρόνιο η όνιη αγνητική ροπή οφείλεται στην ύπαρξη του σπιν, που προσοοιάζει ε ια εσωτερική στροφορή. Κατ αντιστοιχία ε την ετάπτωση ιας στροφορής γύρω από εξωτερικό αγνητικό πεδίο, η αγνητική ροπή των σωατιδίων ε σπιν s, φορτίο και άζα θα είναι ίση προς g s Όπου g είναι ο παράγοντας adé. Στην περίπτωση ύπαρξης και τροχιακής στροφορής l και συνολικής j (όπου j l s ) ο παράγοντας έχει την τιή j( j 1) s( s 1) l( l 1) g 1 j( j 1) VI-

Για το σπιν του ελεύθερου ηλεκτρονίου προσέγγιση ε την πειραατική τιή. j s 1, οπότε g, που συφωνεί κατά Κλασική θεωρία του παρααγνητισού Αν τοποθετήσουε ένα άτοο (ή σωατίδιο) ε όνιη αγνητική ροπή σε εξωτερικό αγνητικό πεδίο Β, τότε η ενέργεια από την αλληλεπίδραση είναι Β U θ Εποένως, η ενέργεια ελαχιστοποιείται όταν το δίπολο είναι παράλληλο προς το αγνητικό πεδίο και σε θεροκρασία απόλυτου ηδενός θα υπάρχει πλήρης προσανατολισός. Όως σε θεροκρασία T Κ ο προσανατολισός θα διαταράσσεται εξ αιτίας της θερικής αλληλεπίδρασης ε το περιβάλλον. Η έση τιή της διπολικής ροπής σε θεροκρασία Τ θα δίνεται από την στατιστική κατανοή της προβολής της αγνητικής ροπής πάνω στο αγνητικό πεδίο, csθ csθ β βu U dω csθ dω csθ csθ kt kt π sθdθ k T cth k T π sθdθ 1 Η συνάρτηση ( ) cth είναι η συνάρτηση του agv. Οπότε η συνολική αγνήτιση θα είναι k T N cs θ N cth k T Μ/Ν κλίση1/3 1 1 Όταν T >> τότε N. k 3k T T 1 C Οπότε χ N, που εκφράζει τον νόο του Cu 3k T T N Και η σταθερά του Cu είναι C. 3k Β/k T VI-3

Στην περίπτωση που T << τότε N (σταθερά). Ενδεικτικά αν k N 5 1 άτοα/ 3, 1 3 /T, τότε,15 χ (το Τ σε Κ). T Νόος των Cu-Wss Σε ια σειρά από έταλλα (νικέλιο, λανθανίδες, κλπ) βρέθηκε πειραατικά ότι C χ, T T c όπου C είναι κάποια σταθερά και T c κάποια θεροκρασία (Cu). Το T c πορεί να είναι θετικό, αρνητικό ή ηδέν. Όταν T c, προκύπτει ο νόος του agv. Στα σιδηροαγνητικά υλικά το T c > και το υλικό κάτω από T c εταβαίνει από την παρααγνητική φάση στην σιδηροηλεκτρική. Στα αντισιδηροαγνητικά υλικά T c < και η αλλαγή φάσης γίνεται σε ια θεροκρασία (Nl) Τ Ν >. Η αιτία της απόκλισης από τον νόο του agv οφείλεται στις αλληλεπιδράσεις ανάεσα στις αγνητικές διπολικές ροπές, όπως έδειξε ο Wss. Αν ορίσουε αυτή την αλληλεπίδραση έσω ενός οριακού αγνητικού πεδίου που θα θεωρήσουε ότι είναι ανάλογο της αγνήτισης Μ ( λ ), τότε το συνολικό τοπικό αγνητικό πεδίο που θα νιώθουν τα δίπολα θα είναι tt λ Οπότε tt χ tt λ 1 λ tt C Αν θεωρήσουε ότι ισχύει επίσης η σχέση του agv,, τότε προκύπτει η tt T σχέση των Cu-Wss C χ T T c Όπου λc T c Κβαντική θεωρία παρααγνητισού Στην κβαντική Φυσική η γωνία θ δεν πορεί να λάβει όλες τις τιές, αλλά όνο διακριτές. Αυτό οφείλεται στο ότι η προβολή της στροφορής σε κάποιο άξονα λαβάνει διακριτές τιές (ακέραιες ή ηιακέραιες τιές της σταθεράς h ). Αν είναι η ολική στροφορή και η προβολή της στον άξονα του αγνητικού πεδίου, τότε το λαβάνει τις (1) τιές, 1,, K, 1, Η γωνία του ε το αγνητικό πεδίο θα είναι cs θ ( 1) VI-4

Η αγνητική διπολική ροπή θα είναι ίση προς g, όπου g είναι ο παράγοντας h adé και Β η αγνητόνη του h. Εποένως, g Η δυναική ενέργεια της διπολικής ροπής θα είναι U csθ g Εποένως, η έση αγνήτιση του υλικού θα είναι g g βu k T g k T N N N Ng βu g k T g k T Όπου Ng l a g a και k T a Ng ( a) 1 1 1 a ( a) cth a cth a είναι η συνάρτηση του llu. g Όταν T >> 1 a << 1, τότε a k Οπότε Ng ( 1). 3k T Όως χ και ( ), που καταλήγει στην σχέση Ng ( 1) 3k T χ Ng ( 1) 3k T 1 Ng ( 1) 3k T Αν ορίσουε ως ενεργό αγνητική διπολική ροπή την ποσότητα g ( 1) ff Όπου g ( 1) είναι ο ενεργός αριθός αγνητόνων του h, τότε ff χ N 3k T Που συπίπτει ε το αποτέλεσα της κλασικής αντιετώπισης. Όταν g 1, 1, 1 4 Tsla, ένα υλικό ακολουθεί τον νόο του Cu για Τ > 1 Κ. 4 6 Επίσης χ 1 1 για Τ 3 Κ. g Όταν T << a >> 1 και 1, οπότε Ng a, που k αποτελεί την έγιστη τιή κατά τον πλήρη προσανατολισό των στροφορών ε τον άξονα του εξωτερικού αγνητικού πεδίου. Όταν προκύπτει το κλασικό όριο. VI-5

VI-6 Γενικά ισχύει ότι a ) ( a Η εξάρτηση της συνάρτησης lu από την εταβλητή, για διάφορες τιές της στροφορής παρουσιάζεται παρακάτω (από το βιβλίο Fudatals f Sld Stat Phscs του.r. Chsta) Σηείωση: πρόσθετες συνεισφορές στην αγνήτιση πορεί να προκύψουν από την συνεισφορά άλλων υψηλότερων ενεργειακών καταστάσεων. Κβαντικός υπολογισός ατοικής αγνητικής επιδεκτικότητας Με την παρουσία αγνητικού πεδίου ˆ η εξίσωση του Schdg θα αλλάξει έσω της αντικατάστασης ( ) Όπου. Μια επιλογή για το διανυσατικό δυναικό είναι,, 1, οπότε ισχύει ότι (δηλαδή το διανυσατικό δυναικό είναι εγκάρσιο). Με αυτή την αντικατάσταση έχουε ότι ( ) ( ) Γιατί ψ ψ ψ ψ ψ ψ ) ( ) ( h h h h Επειδή ( ) 4 ( ) ( ) ( )

VI-7 Αν προσθέσουε την ενέργεια λόγω σπιν και αθροίσουε σε όλα τα ηλεκτρόνια, θα έχουε ότι ( ) V S g h Ή ισοδύναα ( ) ( ) V gs Όταν Β τότε V Εποένως η διαταραχή αποτελείται από τους όρους ( ) ( ) gs Η λύση για την ενέργεια (ε θεωρία διαταραχών) θα είναι () Όπου Κρατώντας έχρι την ης τάξης προσέγγιση στο πεδίο Β έχουε ότι ( ) gs gs Χαρακτηριστικές περιπτώσεις 1) Μονωτής ε όλους τους φλοιούς πλήρως κατειληένους Τότε S. Εποένως, ένει όνο ο 3 ος όρος. ( ) Αφού 3 Οπότε έχουε ότι 6 6 ) ( N Z N N χ Που είναι ο ίδιος τύπος ε την κλασική ανάλυση και δίνει τον διααγνητισό του agv. ) Έστω ονωτής ε ερικώς κατειληένο τροχιακό, αλλά ε Επειδή ( ), S g S, αλλά λόγω συετρίας θα ισχύει ότι ( ) S g. Εποένως, η διόρθωση στην ενέργεια θα είναι

gs ( ) Και προκύπτει ότι gs χ ( ) N 4 Ο πρώτος όρος έχει ια θετική συνεισφορά (παρααγνητική) στο χ και ονοάζεται παρααγνητισός Va Vlck. Ο ος όρος είναι η γνωστή διααγνητική συνεισφορά. 3) Όταν χρειάζεται ια πιο πλήρης κβαντοηχανική ανάλυση, οπότε αποδεικνύεται ότι ο 1 ος όρος είναι ο πιο σηαντικός. Σύγκριση ε πειραατικά αποτελέσατα Ένα άτοο ή ιόν έχει όνιη αγνητική διπολική ροπή, όταν η εξωτερική στιβάδα είναι ασυπλήρωτη. Τα στοιχεία των σπανίων γαιών ε ατοικούς αριθούς Z 57 71 και Z 911, καθώς και τα στοιχεία εταπτώσεως ε Z 1 9, Z 39 47 και Z 71 79 έχουν τις στιβάδες 4 f ή 5 f (σπάνιες γαίες) ή τις 3 d, 4 d ή 5 d (στοιχεία εταπτώσεως) ασυπλήρωτες. Η σύγκριση της θεωρίας ε το πείραα γίνεται έσω της θεωρίας και του νόου Cu, απ όπου από την κλίση της συνάρτησης χ vs 1 προκύπτουν στοιχεία για τον ενεργό αριθό αγνητόνων του T h g ( 1). Τα αποτελέσατα παρουσιάζονται στον παρακάτω πίνακα (από το ca Isttut f Ohscs adbk, c-gaw-ll, 1963) Ιόν Αριθός ηλεκτρονίων S C 3 1 3 1/ 5/,39 P 3 5 1 4 3,6 Nd 3 3 6 3/ 9/ 3,6 P 3 4 6 4 - S 3 5 5 5/ 5/ 1,54 u 3 6 3 3 3,61 Gd 3 7 7/ 7/, Tb 3 3 3 6 9,6 D 3 9 5 5/ 15/ 1,5 3 1 6 1,5 3 11 6 3/ 15/ 9,5 T 3 1 5 1 6 7, Yb 3 13 3 1/ 7/ 4,4 VI-

V 3 3 3/ 3/ 3, C 4 4,9 5 5/ 5/ 5,9 F 6 4 5,4 C 7 3 3/ 9/ 4, N 3 1 4 3, Cu 9 1/ 5/ 1,9 και δείχνουν ότι για τις σπάνιες γαίες η θεωρητική τιή συφωνεί αρκετά καλά ε τα πειραατικά δεδοένα. Όως για τα έταλλα ετάβασης η d-στιβάδα εκτείνεται σε ενδιάεσες περιοχές και εποένως προσεγγίζονται καλύτερα από περισσότερα του ενός d-τροχιακά. Για τον λόγο αυτό η προβολή της στροφορής λαβάνει ικρότερες τιές από εκείνες του ενός τροχιακού. Λέε ότι η τροχιακή στροφορή έχει «σβηστεί» (btal agula tu quchg). VI-9

Χρηατοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικόυ έργου του διδάσκοντα Το έργο «Ανοικτά Ακαδηαϊκά Μαθήατα Ε.Μ.Π.» έχει χρηατοδοτήσει όνο την αναδιαόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράατος «Εκπαίδευση και ια Βίου Μάθηση» και συγχρηατοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταείο) και από εθνικού πόρους.