Большой энциклопедический словарь:
ПАРАМАГНЕТИЗМ (от пара... и магнетизм) — свойство вещества намагничиваться во внешнем магнитном поле в направлении поля. Парамагнетизмом обладают вещества (парамагнетики) — атомы (ионы) которых имеют магнитный момент, но в которых отсутствует самопроизвольная намагниченность. При намагничивании атомные магнитные моменты выстраиваются по направлению поля (в отсутствие поля они дезориентированы тепловым движением). Магнитная восприимчивость парамагнитного вещества ?>0; у многих веществ она не зависит от поля, но сильно зависит от температуры Т (см. Кюри закон) — у щелочных металлов зависимость ? от Т слаба (см. Паули парамагнетизм). При температурах выше Кюри точки (или Нееля точки) ферро-, антиферро- и ферримагнетики парамагнитны (см. Кюри — Вейса закон). Кроме атомного существует также ядерный парамагнетизм.
Большая советская энциклопедия:
Парамагнетизм
(от пара (См. 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 (См. Намагниченность) 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 (См. Магнитная структура) (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 = Н, где — 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 Т при неизменной напряжённости поля возрастает дезориентирующее действие теплового движения частиц и магнитная восприимчивость убывает — в простейшем случае по Кюри закону = 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 (См. Актиноиды); 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 (См. Комплексные соединения). 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 3He), П. крайне мал (~10-9—10-12) и может наблюдаться лишь при сверхнизких температурах (Т < 0,1К). Парамагнитная восприимчивость диэлектриков (См. Диэлектрики), согласно классической теории П. Ланжевена (1906), определяется формулой = Na2/3kT, где N — число магнитных атомов в 1 моле вещества, 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 аН << kT). Она даёт теоретическое объяснение Кюри закону. В сильных магнитных полях или при низких температурах aH >> kT) намагниченность парамагнитных диэлектриков стремится к Na2(к насыщению). Квантовая теория П., учитывающая Квантование пространственное момента а (Л. Бриллюэн, 1926), даёт аналогичное выражение для восприимчивости (диэлектриков (при aH << kT): =NJ (J + 1)а2gj2/3кТ, где J — квантовое число (См. Квантовые числа), определяющее полный момент количества движения атома, gj — Ланде множитель. Парамагнитная восприимчивость полупроводников (См. Полупроводники) пэ, обусловленная электронами проводимости, в простейшем случае зависит от температуры Т экспоненциально
пэ=АТ1/2 exp (—E/2kT), где А — константа вещества, Е — ширина запрещенной зоны (См. Запрещённая зона) полупроводника. Особенности индивидуального строения полупроводников сильно искажают эту зависимость. В простейшем случае для металлов (См. Металлы) (без учёта Ландау диамагнетизма и взаимодействия электронов) мэ = 3N2э/2Eo, где Eo — Ферми энергия, э — магнитный момент электрона (мэ не зависит от температуры). Ядерный П. при отсутствии сильного взаимодействия между Спинами ядер и электронными оболочками атомов характеризуется величиной я = N2я 3kT, которая приблизительно в 106 раз меньше электронной парамагнитной восприимчивости (э~103 я). Изучение П. различных веществ, а также электронного парамагнитного резонанса (См. Электронный парамагнитный резонанс) (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.
Толковый словарь Кузнецова:
парамагнетизм
ПАРАМАГНЕТИЗМ -а; м. Свойство вещества, помещённого в магнитном поле, намагничиваться в направлении, совпадающем с направлением этого поля.
Парамагнетический (см.).
Орфографический словарь Лопатина:
орф.
парамагнетизм, -а
Физический энциклопедический словарь:
(от греч. para — возле, рядом и магнетизм), свойство в-в (парамагнетиков), помещённых во внеш. магн. поле, намагничиваться (приобретать магнитный момент) в направлении, совпадающем с направлением этого поля. Т. о., внутри парамагнетика к действию внеш. поля прибавляется действие возникшей намагниченности J. В этом отношении П. противоположен диамагнетизму. Парамагнитные тела притягиваются к полюсам магнита (диамагнитные — отталкиваются). Характерным для парамагнетиков св-вом намагничиваться по полю обладают также ферромагнетики, ферримагнетики и антиферромагнетики. Однако в отсутствии внеш. поля намагниченность парамагнетиков равна нулю и они не обладают магнитной структурой атомной, в то время как ферро-, ферри- и антиферромагнетики сохраняют магн. структуру. Термин «П.» ввёл в 1845 М. Фарадей, к-рый разделил все в-ва (кроме ферромагнитных) на диа- и парамагнитные. П. характерен для в-в, частицы к-рых (атомы, молекулы, ионы, ат. ядра) обладают собств. магн. моментом, но в отсутствии внеш. поля эти моменты ориентированы хаотически, так что в целом J=0. Во внеш. поле магн. моменты атомов парамагн. в-в ориентируются преимущественно по полю, с ростом поля намагниченность парамагнетиков растёт по закону
J=cH,
где c — магнитная восприимчивость 1 см3 в-ва, для парамагнетиков c =10-7—10-4 и всегда положительна. Если поле очень велико, то все магн. моменты парамагн. ч-ц будут ориентированы строго по полю (магнитное насыщение).
С повышением темп-ры Т при неизменной напряжённости поля возрастает дезориентирующее действие теплового движения ч-ц и магн. восприимчивость убывает — в простейшем случае по Кюри закону c= С/Т (С — постоянная Кюри). Отклонения от закона Кюри (см. КЮРИ— ВЕЙСА ЗАКОН) в осн. связаны с взаимодействием ч-ц (влиянием внутрикристаллического поля).
Существование у атомов (ионов) магн. моментов, обусловливающих П. в-в, может быть связано с движением эл-нов в оболочке атома (орбитальный П.), со спиновым моментом самих эл-нов (спиновый П.), с магн. моментами ядер атомов (ядерный парамагнетизм). Магн. моменты атомов, ионов, молекул создаются в осн. их эл-нами, чьи моменты примерно в тысячу раз превосходят маги. моменты ат. ядер (см. МАГНЕТОН).
П. металлов слагается в осн. из спинового П., свойственного эл-нам проводимости (т. н. п а р а м а г н е т и з м П а у л и), и П. электронных оболочек атомов (ионов), составляющих крист. решётку металла. Поскольку движение эл-нов проводимости металлов практически не меняется при изменении темп-ры, П., обусловленный эл-нами проводимости, от темп-ры не зависит. Поэтому, напр., щелочные и щёлочноземельные металлы, у к-,рых электронные оболочки ионов лишены магн. момента, а П. обусловлен исключительно эл-нами проводимости, обладают магн. восприимчивостью, не зависящей от темп-ры. В в-вах, в к-рых нет эл-нов проводимости, магн. моменты электронных оболочек атомов скомпенсированы, магн. моментом обладает лишь ядро (напр., у изотопа гелия 3Не) и П. крайне мал (=10-9—10-12), он может наблюдаться лишь при сверхнизких температурах (Т = 0,1 К).
Парамагн. восприимчивость диэлектриков, согласно классич. теории П. Ланжевена (1906), определяется ф-лой
cд = Nm2a/3kT,
где N — число парамагн. атомов в 1 моле в-ва, ma — магн. момент атома.
Эта ф-ла была получена методами статистической физики для системы практически не взаимодействующих атомов, находящихся в с л а б о м магн. поле или при в ы с о к о й темп-ре (когда maH <-kT). В сильных магн. полях или при н и з к и х темп-pax (когда maH->kT) намагниченность парамагн. диэлектриков стремится к Nma (насыщение). Квант. теория П., учитывающая квантование пространственное момента ma (франц. физик Л. Бриллюэн, 1926), в случае восприимчивости cд диэлектриков приводит к ф-ле (при maH<-kT):
cд=Nj(j+1)m2ag2j/ЗkT,
где j — квант. число, определяющее полный момент импульса атома, gj — Ланде множитель. Парамагн. восприимчивость 1 моля полупроводников cп, обусловленная эл-нами проводимости, в простейшем случае зависит от темп-ры Т экспоненциально cпэ=AT1/2exp(-D?/2kT), где А — константа в-ва, D? — ширина запрещённой зоны ПП. Особенности индивидуального строения ПП сильно искажают эту зависимость. Для металлов (без учёта Ландау диамагнетизма и вз-ствия эл-нов)
cмэ=3Nm2э/2?0,
где ?0 — энергия Ферми, mэ — магн. момент эл-на, cмэ не зависит от темп-ры. Парамагнитными могут быть и хим. соединения, содержащие ионы, не обладающие магн. моментом в осн. состоянии. В них П. связан с квантовомеханич. поправками, обусловленными примесью возбуждённых состояний с магн. моментом. Такой П. (п а р а м а г н е т и з м В а н Ф л е к а) не зависит от темп-ры (пример — ионы Eu3+ ).
Яд. П. при отсутствии сильного вз-ствия между спинами ядер и электронными оболочками атомов характеризуется величиной
cя=Nm2я/3kT
(mя — магн. момент ядра), к-рая прибл. в 106 раз меньше электронной парамагн. восприимчивости (mэ=103mя).
Исследование П. в-в, а также электронного парамагнитного резонанса позволяет определять магн. моменты отд. атомов, ионов, молекул, ядер, изучать строение сложных молекул и мол. комплексов, а также осуществлять тонкий структурный анализ материалов, применяемых в технике. Парамагн. в-ва используют для получения сверхнизких темп-р (ниже 1 К, (см. МАГНИТНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ)).
Научно-технический словарь:
ПАРАМАГНЕТИЗМ, вид МАГНЕТИЗМА, свойственный таким металлам, как платина и магний, которые, находясь в МАГНИТНОМ ПОЛЕ, намагничиваются параллельно полю, в размере, пропорциональном силе поля. Это действие гораздо слабее выражено, чем у ферромагнитных веществ, таких как железо, кобальт и никель. см. также ДИАМАГНЕТИЗМ; ФЕРРОМАГНЕТИЗМ.
Грамматический словарь Зализняка:
Парамагнетизм, парамагнетизмы, парамагнетизма, парамагнетизмов, парамагнетизму, парамагнетизмам, парамагнетизм, парамагнетизмы, парамагнетизмом, парамагнетизмами, парамагнетизме, парамагнетизмах
Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона:
См. Магнетизм.
© «СловоТолк.Ру» — толковые и энциклопедические словари, 2007-2020