Парамагнетизм

Значение слова Парамагнетизм по Ефремовой:
Парамагнетизм - Совокупность магнитных свойств тел, имеющих положительную магнитную восприимчивость.

Парамагнетизм в Энциклопедическом словаре:
Парамагнетизм - (от пара... и магнетизм) - свойство вещества намагничиватьсяво внешнем магнитном поле в направлении поля. Парамагнетизмом обладаютвещества (парамагнетики), атомы (ионы) которых имеют магнитный момент, нов которых отсутствует самопроизвольная намагниченность. При намагничиванииатомные магнитные моменты выстраиваются по направлению поля (в отсутствиеполя они дезориентированы тепловым движением). Магнитная восприимчивостьпарамагнитного вещества ?''0; у многих веществ она не зависит от поля, носильно зависит от температуры Т (см. Кюри закон), у щелочных металловзависимость ? от Т слаба (см. Паули парамагнетизм). При температурах вышеКюри точки (или Нееля точки) ферро-, антиферро- и ферримагнетикипарамагнитны (см. Кюри - Вейса закон). Кроме атомного существует такжеядерный парамагнетизм.

Значение слова Парамагнетизм по словарю Брокгауза и Ефрона:
Парамагнетизм — см. Магнетизм.

Определение слова «Парамагнетизм» по БСЭ:
Парамагнетизм (от пара... и магнетизм)
свойство тел, помещенных во внешнее магнитное поле, намагничиваться (приобретать Магнитный момент) в направлении, совпадающем с направлением этого поля. Т. о., внутри парамагнитного тела (парамагнетика) к действию внешнего поля прибавляется действие возникшей намагниченности J. В этом отношении П. противоположен Диамагнетизму, при котором возникающий в теле под действием поля магнитный момент ориентирован навстречу направлению напряжённости внешнего магнитного поля Н. Поэтому парамагнитные тела притягиваются к полюсам магнита (откуда название «П.»),
а диамагнитные - отталкиваются. Характерным для парамагнетиков свойством намагничиваться по полю обладают также Ферромагнетики и Антиферромагнетики. Однако в отсутствие внешнего поля намагниченность парамагнетиков равна нулю и они не обладают магнитной структурой (взаимной упорядоченной ориентацией магнитных моментов атомов), в то время как при Н = 0 ферро- и антиферромагнетики сохраняют магнитную структуру. Термин
«П.» ввёл в 1845 М. Фарадей, который разделил все вещества (кроме ферромагнитных) на диа- и парамагнитные. П. характерен для веществ, частицы которого (атомы, молекулы, ионы, ядра атомов) обладают собственным магнитным моментом, но в отсутствие внешнего поля эти моменты ориентированы хаотически, так что J = 0. Во внешнем поле магнитные моменты атомов парамагнитных веществ ориентируются преимущественно по полю. В слабых полях намагниченность парамагнетиков растет с ростом поля по закону J =
χ Н, где χ - Магнитная восприимчивость 1 моля вещества, для парамагнетиков всегда положительная и обычно равная по порядку величины 10⁻⁵ - 10⁻³. Если поле очень велико, то все магнитные моменты парамагнитных частиц ориентируются строго по полю (достигается магнитное насыщение). С повышением температуры T при неизменной напряжённости поля возрастает дезориентирующее действие теплового движения частиц и магнитная восприимчивость убывает - в простейшем случае по Кюри закону
χ = С/Т (С - постоянная Кюри, зависящая от природы вещества). Отклонения от закона Кюри (см. Кюри - Вейса закон) в основном связаны с взаимодействием частиц (влиянием кристаллического поля). П. свойствен: многим чистым элементам в металлическом состоянии (щелочные металлы, щёлочноземельные металлы, некоторые металлы переходных групп с незаполненным d-слоем или f-слоем электронной оболочки - группы железа, палладия, платины, редкоземельных элементов, актиноидов; а также сплавы этих металлов); солям группы железа, группы редкоземельных элементов от Ce до Yb и актиноидов и их водным растворам; парам щелочных металлов и молекулам газов (например, O₂ и NO); небольшому числу органических молекул
(«бирадикалам»); ряду комплексных соединений. Парамагнетиками становятся ферро- и антиферромагнитные вещества при температурах, превышающих, соответственно, температуру Кюри или Нееля (температуру фазового перехода в парамагнитное состояние).
Существование у атомов (ионов) магнитных моментов, обусловливающих П. веществ, может быть связано с движением электронов в оболочке атома (орбитальный П.), со спиновым моментом самих электронов (спиновый П.), с магнитными моментами ядер атомов (ядерный П.). Магнитные моменты атомов, ионов, молекул создаются в основном спиновыми и орбитальными моментами их электронных оболочек. Они примерно в тысячу раз превосходят магнитные моменты атомных ядер (см. Магнетон). П. металлов слагается в основном из П., свойственного электронам проводимости (так называемый парамагнетизм Паули), и П. электронных оболочек атомов (ионов) кристаллической решётки металла. Поскольку движение электронов проводимости металлов практически не меняется при изменении температуры, П., обусловленный электронами проводимости, от температуры не зависит. Поэтому, например, щелочные и щёлочноземельные металлы, у которых электронные оболочки ионов лишены магнитного момента, а П. обусловлен исключительно электронами проводимости, обладают магнитной восприимчивостью, не зависящей от температуры. В тех веществах, у которых нет электронов проводимости и магнитным моментом обладает лишь ядро (например, у изотопа гелия іHe), П. крайне мал
(χ∼10⁻⁹-10⁻¹²) и может наблюдаться лишь при сверхнизких температурах (T < 0,1К). Парамагнитная восприимчивость диэлектриков, согласно классической теории П. Ланжевена (1906), определяется формулой
χ = Nμ_aІ/3kT, где N - число магнитных атомов в 1 моле вещества, μ_a - магнитный момент атома, к - Больцмана постоянная. Эта формула была получена методами статистической физики для системы практически не взаимодействующих атомов, находящихся в слабом магнитном поле или при высокой температуре (когда μ_аН << kT).
Она даёт теоретическое объяснение Кюри закону. В сильных магнитных полях или при низких температурах μ_aH >> kT) намагниченность парамагнитных диэлектриков стремится к Nμ_aІ(к насыщению). Квантовая теория П., учитывающая Квантование пространственное момента μ_а (Л. Бриллюэн, 1926), даёт аналогичное выражение для восприимчивости (диэлектриков (при μ_aH << kT): χ =NJ (J + 1)μ_аІg_jІ/3кТ, где J - квантовое число, определяющее полный момент количества движения атома, gj - Ланде множитель.
Парамагнитная восприимчивость полупроводников
χ^п_э, обусловленная электронами проводимости, в простейшем случае зависит от температуры T экспоненциально
χ^п_э=АТ^1/2 exp (-ΔE/2kT), где A - константа вещества, ΔЕ - ширина запрещенной зоны полупроводника. Особенности индивидуального строения полупроводников сильно искажают эту зависимость. В простейшем случае для металлов (без учёта Ландау диамагнетизма и взаимодействия электронов)
χ^м_э = 3NμІ_э/2E_o, где Eo - Ферми энергия, μэ - магнитный момент электрона (χ^м_э не зависит от температуры). Ядерный П. при отсутствии сильного взаимодействия между Спинами ядер и электронными оболочками атомов характеризуется величиной
χ_я = NμІ_я 3kT, которая приблизительно в 10⁶ раз меньше электронной парамагнитной восприимчивости (μ_э∼10³ μ_я). Изучение П. различных веществ, а также электронного парамагнитного резонанса (резонансного поглощения парамагнетиками энергии электромагнитного поля) позволяет определять магнитные моменты отдельных атомов, ионов, молекул, ядер, изучать строение сложных молекул и молекулярных комплексов, а также осуществлять тонкий структурный анализ материалов, применяемых в технике. В физике парамагнитные вещества используют для получения сверхнизких температур (ниже 1 К, см. Магнитное охлаждение). Историю развития учения о П. см. в ст. Магнетизм.
Лит.: Вонсовский С. В., Магнетизм микрочастиц, М., 1973; его же, Магнетизм, М., 1971; Дорфман Я. Г., Магнитные свойства и строение вещества, М., 1955; Абрагам А., Ядерный магнетизм. пер. с англ., М., 1963; Киттель Ч., Введение в физику твёрдого тела, пер. с англ., 2 изд., М., 1963; Физика магнитных диэлектриков, Л., 1974.
Я. Г. Дорфман.

Паралогический    Парамагнетизм    Парамагнетик