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顺磁性和反磁性


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反磁性物質
當以磁鐵靠近某 物質時: 若物質產生和磁鐵 的磁場相反方向的 磁性,則稱該物質 具有反磁性。
反磁性產生示意圖:
S N
A
S N
N A S
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反磁性物質
通常每個物質都同時存在有順磁性跟反 磁性,但反磁性實在是非常不明顯,如果 東西又有強烈的順磁性,那幾乎是看不到 反磁性的,所以反磁性物質通常都是大家 認為,對磁力沒有反應的物質,像是水、 DNA、石油、塑膠、水銀等。 另外,許多超導體在低於臨界溫度之時, 也會具有反磁性,其內部沒有磁力線通過, 將外加磁場隔絕在外。
電子繞行原子核 所產生的磁矩會 相互抵消 每個原子的淨磁 矩並不為零,但 由於原子與原子 之間的磁矩方向 不一而互相抵消
不受溫度影響
順磁性物質
淨磁矩會受熱擾 動影響,而使得 原子磁矩的排列 受到破壞
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順磁性物質
當以磁鐵靠近某 物質時: 若物質產生和磁鐵 的磁場相同方向的 磁性,則稱該物質 具有順磁性 。 順磁性產生示意圖:
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順磁性的應用(1)
順磁性雖是一種弱磁性,但也有其重要 的應用,例如,從順磁物質的順磁性和順 磁共振可以研究其結構,特別是電子組態 結構;利用順磁物質的絕熱退磁效應可以 獲得約1-10-3K的超低溫度,這是一種產生 超低溫度的重要方法。
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順磁性的應用(2)
在順磁性和順磁共振基礎上發展起來的 順磁微波量子放大器,促進了激光器的研 究和發明。 在生命科學方面,如血紅蛋白和肌紅蛋 白在未同氧結合時為順磁性,但在同氧結 合后便轉變為抗磁性,這兩種弱磁性的相 互轉變就反映了生物體內的氧化和還原過 程,因而其磁性研究成為這種重要生命現 象的一種研究方法。
Hale Waihona Puke S NBS N
S B N
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順磁性物質
常見的順磁物質有氧氣、金屬鉑(白金)、 一氧化氮、含摻雜原子的半導體{如摻磷(P) 或砷(As)的矽(Si)}、由幅照產生位錯和缺陷 的物質等。 還有含導電電子的金屬如鋰(Li)、鈉(Na) 等,這些順磁(性)金屬的順磁磁化率卻與溫 度無關,這種金屬的特殊順磁性是可以用 量子力學解釋的。
順磁性和反磁性
班級:光電三乙 組員:499L0032施品丞、499L0018段孟佑 499L0072吳俊毅、499L0107余家興 老師:陳美利 老師
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目錄
一、磁性的起源‧‧‧‧‧‧‧P2 二、磁化率‧‧‧‧‧‧‧‧‧P3 三、何謂順磁性、反磁性‧‧‧P4~P7 四、反磁性與順磁性的差異‧‧P8 五、順磁性、反磁性物質‧‧‧P9~P12 六、順磁性和反磁性的應用‧‧P13~15 七、參考資料‧‧‧‧‧‧‧‧P16
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反磁性的應用
磁浮列車:大家都知道磁浮列車是利用磁力 漂浮在地面上,不與地面接觸,因此沒有 摩擦力的影響,若使用具逆磁性的超導體 的話,將可以比浮得普通的電磁鐵更高, 速度可以更快,且更為安全。 遮罩:有許多精密的儀器,容易被外在的磁 場干擾,如果用超導體包覆儀器的話,超 導體的逆磁性將隔絕外界的磁場,使測量 更精準,也保護儀器。
反磁性的特性
當外加一磁場於此物質時,軌道上的電 子會失去平衡,使電子的軌道角動量改變, 而產生一淨磁矩,由冷次(Lentz)定律得 知,此淨磁矩的方向應與外加磁場的方向 相反。 外 加 磁 場 方 向 7
反磁性與順磁性的差異
物質內部 電子軌道 原子間的 淨磁距 磁化率與 溫度的關係
反磁性物質
每一個電子軌道 上的電子都是成 對的 原子或分子內有 不成對電子出現
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磁性的起源
磁從古代西元前就在中國及西方發現它 的存在,不過當時認為他是一個奇物,而 不知道這個就是磁,直到公元12世紀發現 擁有磁力的磁鐵在無外力下會指向固定方 向,而作為指南針做使用。 到了19世紀,物理學家又研究出磁與電 的關係,進而發現並計算出有關磁力與電 力大小的對應關係及公式。
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磁化率(magnetic susceptibility)
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參考文獻
1. 維基百科-磁 /wiki/%E7%A3%81 2.磁性物質(Ⅰ)–反磁性、順磁性 1].tw/ wordpress/?p=22512 3.順磁性應用 /w/%E9%A1%BA% E7%A3%81%E6%80%A7 4.反磁性應用 https:///site/enoS98140 16 57/home/substance
順磁性的特性
當外加一磁場時,這種不成對的電子易 受外加磁場的影響而旋轉,使這些原子磁 矩順著外加磁場方向而排列,因而產生了 與外加磁場方向相同的淨磁矩。
外 加 磁 場 方 向 5
反磁性(diamagnetism)
反磁性的磁化率χ為一極小負值, 通常在-10-5左右。 反磁性效應的發生,是由於電子軌道運 動的結果。 由於反磁性物質中每一個電子軌道上的 電子都是成對的,亦即每一個軌道上都有 二個自旋相反的電子,個別電子繞行原子 核所產生的磁矩會相互抵消,因此使得反 磁性物質本身並不具有磁性,且其淨磁矩 為零。 6
當物質置於外加磁場 H 時,它的 磁化強度 M 將會發生變化。 兩者之間的關係可以下列公式表示 M = χH χ 稱為物質的磁化率
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順磁性(paramagnetism)
順磁性的磁化率 χ 為很小的正數,通常在 10-3 ~ 10-6 之間,與反磁性一樣為弱磁性, 但其磁化方向與外加磁場相同。 構成順磁性的原因是因為原子或分子內 有不成對電子出現,使順磁性物質中每個 原子的淨磁矩並不為零,但由於原子與原 子之間的磁矩方向不一而互相抵消,所以 整體而言順磁性物質的淨磁矩為零,而不 具有磁性。 4
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