منو
 صفحه های تصادفی
آب و هوای صخره های مرجانی
فلوئور
اعمال نورون
روش پژوهش
استخراج نفت
واژگان فیزیک هسته‌ای
آزمایش تصویر وارونه
طنابداران
خودآگاهی طبقاتی
خیبر
 کاربر Online
1075 کاربر online

پذیرفتاری مغناطیسی

تازه کردن چاپ
علوم طبیعت > فیزیک > الکتریسیته و مغناطیس > مغناطیس
(cached)

نگاه اجمالی

پذیرفتاری مغناطیسی ، T ، خاصیت بنیادی در مواد است که اندازه گیری آن متضمن اطلاعات زیادی از ساختار الکترونی و وجود حالتهای مغناطیسی منظم در ماده است. اگر M مغناطش و H میدان مغناطیسی اعمال شده به ماده باشد، پذیرفتاری مغناطیسی از رابطه زیر بدست می‌آید:

(X= M/H (1



مثبت یا منفی بودن مقادیر X ، به ترتیب به نشان دهنده خاصیتهای پارامغناطیسی و دیامغناطیسی است، چون بطور کلی M تابعی خطی از H نیست. گاهی پذیرفتاری را به صورت دیفرانسیلی dM/dH نیز تعریف می‌کنند.

پذیرفتاری پارامغناطیسی

پذیرفتاری مواد پارامغناطیس با هم خط شدن گشتاورهای دو قطبی مغناطیسی دایم ، μ ، براثر میدان مغناطیسی مشخص می‌شود. بنابه نظریه‌های کلاسیک می‌توان نوشت:


(M = NμL(μH/KBT) (2



که در آن N تعداد گشتاورها در واحد حجم، KB ثابت بولتزمن ، T دمای مطلق و (μH/KBT) تابع لانژون است. تابع (L(x به صورت (Coth(x - 1/x تعریف می‌شود، به ازای مقادیر بزرگ μH/KBT داریم L→1 که یعنی هم خط شدن هم گشتاورها با میدان مغناطیسی است. به ازای مقادیر کوچک μH/KBT ، داریم:


L(μH/KBT)μHsub>1≈ 3KBT

در نتیجه برای میدانهای مغناطیسی ضعیف رابطه زیر بدست می‌آید:


(N = Nμ2H/3KBT (3

(X = Nμ2/3KB(1/T) = C/T (4


که در آن C ثابت کوری است و معادله (4) را قانون کوری می‌نامند. بنابراین سختی پذیرفتاری اندازه گیری شده ، که با عکس T متناسب است، نشان دهنده وجود گشتاورهای دایمی است که مقدار آنها با استفاده از داده‌های تجربی قابل برآورد است.

پذرفتاری مغناطیسی در فلزات

در فلزات اغلب دیده می‌شود که پذیرفتاری مستقل از دما است. دلیل آن این است که در معادله (4) تعداد موثر الکترونهایی که می‌توانند با میدان مغناطیسی هم خط شوند به نسبت KBT/Ef کاهش می‌یابد. یعنی:


Neff ≈ (KBT/Ef)N

که در آن Ef انرژی فری است. بنابراین داریم X = Nμ2/3Ef. این اثر کیفی از اصل طرد پاولی ناشی می‌شود، که تعداد الکترونها را در هر خاصیت پارامغناطیسی فلزها را که مستقل از دما است، پارامغناطیس پاولی می‌نامند.

پذیرفتاری فرومغناطیسی

تمام مواد فرومغناطیسی در دماهای بالاتر از دمای منظم شدن ، یا دمای کوری ، T ، پارامغناطیس‌اند. گشتاورها در دمای پایینتر از Tc طوری ردیف می‌شوند که گویی با میدان درونی روبرو هستند. در نظریه ساده میدان مولکولی وایس فرض می‌شود که میدان درونی کل به صورت H → H + λμ است، که در آن λ ثابت میدان مولکولی یا ثابت تبادل نامیده می‌شود، بنابراین درست در بالاتر از دمای Tc ، معادله (3) به معادله زیر تبدیل می‌شود:


M = C(H + M)/T

و نتیجه می‌گیریم که X = M/H = C/T - Өp. که در آن Өp = Cλ است. این معادله که قانون کوری - رایش نامیده می‌شود، نشان می‌دهد که وقتی T → Өp پذیرفتاری به سمت بی‌نهایت میل می‌کند. یعنی در غیاب میدان مغناطیسی با M یعنی روبرو می‌شود، در مواد پارامغناطیس در دمای پایینتر از دمای منظم شدن یا دمای نی ئل، TN ، دو شبکه با دو شبکه با گشتاورهای مخالف یکدیگر وجود دارند. که در نبود میدان همدیگر را خنثی می کنند در این مواد در دماهای بالاتر از TN پذیرفتاری از رابطه زیر بدست می آید:


X = C/T + Өp

در هر دو حالت فرومغناطیسی و پادفرومغناطیسی - پارامترهای دمایی Өp با حاصل جمع برهمکنشهای تبادلی میان گشتاورهای مغناطیسی مجاور متناسب است. این برهمکنشهای تبادلی ، از اثرات کوانتمی سرچشمه می‌گیرند، که سبب هم خط شدن گشتاورها به صورت موازی (یا پاد موازی) در حالت فرومغناطیسی (یا پاد فرومغناطیسی) می‌شوند.

اندازه گیری پذیرفتاری مغناطیسی

در روش اندازه گیری فاراده ، از نیرویی که در میدان ناهمگن بر جسمی مغناطیده وارد می‌شود استفاده می‌کنند. در این روش ، نمونه ماده را در حالی که در میدان آهنربایی الکتریکی قرار دارد به سیمی متصل به ترازوی الکتریکی می‌آویزند. شکل قطبهای آهنربا به گونه‌ای است که میدان مغناطیسی عمدتا در راستای محور قائم (z) تغییر می کند. بین نیرویی که بر نمونه با گشتاور دو قطبی مغناطیسی μ وارد می‌شود برابر است با:


F = ∆(μ.H) ≈ ∆(μxHx) ≈ μx∆Hx

در این صورت مولفه z نیرو عبارت است از:


(Fs ≈ μxdHx/dε = XV(HxdHx/dz


پس از مشخص عبارت درون کروشه در معادله اخیر با نمونه‌ای معلوم ، می‌توان پذیرفتاری مغناطیسی را اندازه گیری کرد. *روشهای متداول دیگر برای اندازه گیری مغناطیسها و پذیرفتاریها شامل استفاده از مغناطیس سنج با نمونه‌های حرکتش ، مغناطیس سنج با وسیله‌ تداخل کوانتومی ابر رسانا (اسکوئید) و مغناطیس سنج با نیروی شیب متناوب هستند.

مباحث مرتبط با عنوان



تعداد بازدید ها: 28663


ارسال توضیح جدید
الزامی
big grin confused جالب cry eek evil فریاد اخم خبر lol عصبانی mr green خنثی سوال razz redface rolleyes غمگین smile surprised twisted چشمک arrow



از پیوند [http://www.foo.com] یا [http://www.foo.com|شرح] برای پیوندها.
برچسب های HTML در داخل توضیحات مجاز نیستند و تمام نوشته ها ی بین علامت های > و < حذف خواهند شد..