Mikro oqim

Mikro oqim–atomlar va molekulalarda harakatlanadigan eng kichik zaryadlangan zarralar (birinchi navbatda elektronlar) deb ataladi.

Mikro oqimlarning paydo boʻlishining tabiati moddaning zarralarida aylanib yuradigan soʻnmaydigan halqa oqimlari bilan bogʻliq. Amper bunday oqimlarni mikro oqimlar deb atadi, chunki bu oqimlar moddaning (yoki uning bir qismining) magnit momentini yaratishda ishtirok etadi, ammo makro oqimlarga hissa qoʻshmaydi (oʻtkazuvchanlik oqimlari, yaʼni tashqi elektr maydonlari taʼsirida moddaning mikropartikullarining yoʻnaltirilgan harakatlari).

Bir elektronli atom modelini koʻrib chiqing (rasm. 7.1). Bunday atom uning atrofida aylanadigan elektronning dumaloq orbitasining markazida joylashgan massiv musbat zaryadlangan zarracha (yadro) sifatida ifodalanishi mumkin.

Orbitada aylanadigan manfiy zaryadlangan elektron orbital oqim hosil qiladi. Orbital oqim yoʻnalishi elektronning aylanish yoʻnalishiga qarama-qarshi. Agar elektronning orbitada aylanish tezligi teng boʻlsa, u holda orbital oqimning kuchiniuning oʻtish vaqtida orbitada oʻtadigan zaryad miqdorini boʻlish orqali topish mumkin:

Elektronning orbital oqimi Superoʻtkazuvchilar burilishda mavjud boʻlgan oqimga oʻxshaydi va shuning uchun elektronning orbitada aylanishi atomning orbital magnit momentini hosil qiladi, uni (5.16) ga binoan topish mumkin.:

Magnit momentning yoʻnalishi gimlet qoidasi bilan belgilanadi va sek. 7.1.

Biz atomni induksiya bilan bir hil magnit maydonga joylashtiramiz B₀, uning induksiya chiziqlari elektron orbitasi tekisligiga perpendikulyar (rasm.7.2). Bu shuni anglatadiki, magnit induksiya moduli noldan yuqoriga koʻtariladi B₀ va shuning uchun elektron orbitaning maydoni orqali magnit oqim oʻzgaradi. Shunday qilib, elektromagnit induksiya qonuniga koʻra, atomning maydonga kiritilishi girdobli elektr maydonining paydo boʻlishiga olib keladi, uning kuch chiziqlari elektron orbitasi boʻylab oʻz-oʻzidan yopiladi. Kuch chiziqlarining yoʻnalishi Lenz qoidasi bilan belgilanadi: vorteks maydoni orbitaning maydoni orqali magnit oqimining koʻpayishiga toʻsqinlik qiladigan oqimni keltirib chiqarishi kerak.

Vujudga kelgan girdobli elektr maydonining kuchini elektromagnit induksiya qonunidan topish mumkin (6.7):

Vorteks maydonidan elektronga kuch taʼsir qiladi . Nyutonning ikkinchi qonunini quyidagicha yozamiz

biz uni almashtiramiz (7.3)

keying holat 

Olingan ifoda elektron tezligining 0 dan 0 gacha va magnit indüksiyonun oʻzgarishini hisobga olgan holda birlashtiriladi

keyin

Shunday qilib, elektronning tezligi oʻzgaradi (pasayadi, chunki girdob maydoni orbitalga qarama-qarshi oqimni keltirib chiqaradi) va shuning uchun elektronning aylanish tezligi ham oʻzgaradi:

(7.1) ga muvofiq, elektronning harakat tezligining oʻzgarishi mos keladi orbital oqim kuchining oʻzgarishi:

Shunga koʻra, orbital magnit moment ham oʻzgaradi:

Shaklda 7.2 atomning yangi orbital magnit momenti avvalgidan kichikroq modulga ega ekanligi koʻrsatilgan. Atomni magnit maydonga kiritish magnit momentni shunday yaratilishiga olib kelishi muhimdir. Bu natija elektronning orbitadagi harakat yoʻnalishiga bogʻliq emas.

Shunga oʻxshash natijani boshqa yoʻl bilan olish mumkin. Magnit maydon boʻlmasa, elektronning orbitadagi harakati unga yadroga Coulomb tortishish taʼsiri bilan taʼminlanadi:

 

F_M atomni magnit maydongajoylashtirganda, maydon tomondan kuch elektronga taʼsir qiladi. Shaklda 7.3 ushbu taʼsir uning orbitada harakatlanishiga toʻsqinlik qilishi koʻrsatilgan. Darhaqiqat, elektron uchun Nyutonning ikkinchi qonuni bu holda quyidagicha yoziladi:

Tenglamaning yechimi elektronning tezligi qiymatini qonundan (7.6) kamroq beradi. Atomning magnit momenti kichrayadi:. Induktsiyalangan magnit momentmaydon induksiyasiga qarshi qaratilgan:.

Agar biz elektronning boshqa yoʻnalishdagi harakatini koʻrib chiqsak, u holda magnit maydonga taʼsir qilish elektronning tezligini oshiradi (rasm. 7.4). Darhaqiqat, Nyutonning ikkinchi qonuni endi shunday koʻrinishga ega:

va shuning uchun elektronning tezligi oshadi. Shunga koʻra, orbital magnit moment ham ortadi:. Biroq, bu holda ham induktsiya qilingan magnit momentmaydon induksiyasiga qarshi qaratilgan:.

Va nihoyat, magnit maydonidagi elektron orbitaning xatti-harakatlarining eng keng tarqalgan holatini koʻrib chiqish kerak (rasm. 7.5). Agar magnit indüksiyon chiziqlari orbitaning tekisligiga perpendikulyar boʻlmasa, u holda aylanish momenti (5.34) elektron orbitaga (oqim bilan burilish) taʼsir qiladi. Magnit maydon taʼsiri ostida, aylanish dinamikasining asosiy tenglamasiga(elektron impulsining momenti) muvofiq, elektron orbitasi shunday harakat qila boshlaydi, shunda vektorinduksiya vektori atrofidagi konusni tasvirlaydi. Boshqacha qilib aytganda, elektron orbitasining prekessiyasi paydo boʻladi. Orbitaning oʻqi indüksiyon chiziqlari atrofida konus shaklida harakat qiladi va elektron orbitasining tekisligi vaqti-vaqti bilan kosmosdagi oʻrnini oʻzgartiradi. Prekessiya chastotasi, amerikalik fizik J. Larmor 1895 yilda (7.4 ga qarang). Rasmiy ravishda, presessiyani shunday taʼriflash mumkinki, elektron vektor atrofidaradius aylanasi boʻylab qoʻshimcha harakatga egaboʻladi, yaʼni induksion orbital oqim paydo boʻladi. Ushbu oqim atomning magnit momentiga qoʻshimcha qiladi:

Biz shunga oʻxshash natijaga erishdik (7.5). Biz xulosalarni umumlashtiramiz.

Magnit maydonga biron bir modda kiritilganda, har bir elektron orbitasi, elektronning harakat yoʻnalishidan qatʼi nazar, tashqi maydon induksiyasiga qarshi yoʻnaltirilgan induktsiyalangan magnit momentga ega boʻladi. Magnit hodisalar fizikasidagi bu jarayon diamagnit effekt deb ataladi.

Shunday qilib, diamagnetizm – bu magnit maydonning atomlardagi elektronlarga taʼsiri tufayli barcha moddalarga xos xususiyat. Magnit maydonning atomdagi elektron orbitasiga taʼsirining yagona natijasi-bu magnit maydonning induksiya chiziqlariga parallel ravishda atom orqali oʻtadigan oʻq atrofida orbitaning va atomning magnit momentining prekessiyasi (Larmor teoremasi). Boshqacha qilib aytganda, atom magnit maydonga kiritilganda, oʻzgaruvchan tashqi magnit maydon elektromagnit induksiya hodisasini keltirib chiqaradi. Bu butun elektron qobiq tashqi magnit maydonning oʻzgarishiga toʻsqinlik qiladigan magnit maydon induktsiya qilingan yoʻnalishda aylanish harakatiga kelishi bilan ifodalanadi.

Va agar biz atomda yadro atrofida aylanmaydigan elektronni koʻrib chiqsak, yaʼni. bepul? Shaklda 7.6. magnit maydon tomonidan erkin harakatlanuvchi elektronga taʼsir qilish koʻrsatilgan (kuch) uning magnit induksiya chiziqlari atrofida aylanishiga olib keladi, bu maydonning magnit induksiyasitashqi tomonga qarama-qarshi yoʻnaltirilgan halqa oqimini yaratishga tengdir. Shunday qilib, moddada erkin elektronlarning mavjudligi tashqi maydonni kamaytiradi.

Magnit maydonidagi atomning keyingi harakati yoʻnalishga bogʻliq . Agar, keyin atom kuchliroq maydondan chiqariladi (5.4-bandga qarang) va modda diamagnetlarga <i>tegishli</i>. Agar, keyin atom kuchliroq maydon maydoniga tortiladi va modda <i>paramagnetlarga</i> yoki <i>ferromagnetlarga</i> tegishli.