物质的磁性来源及分类优秀课件
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磁性功能材料(ppt 72张)
χ ：10-2-10-4
反铁磁性物质的磁结构及磁化率随温度的变化
反铁磁性：
磁化率和温度的关系在涅耳点(TN)有一转折。在TN点以下 为反铁磁性,χ 随温度升高而升高。在TN以上，χ随温度 升高而下降，表现如顺磁性行为。 反铁磁性物质中有A、B两个次晶格，其原子磁矩反平行 排列，且大小相等，自发磁化强度相互抵消，总磁矩为零。
抗磁性
物 质 磁 性 分 类 与外加磁 场的关系 顺磁性 反铁磁性 亚铁磁性 铁磁性
⑴ 抗磁性
χ： －（10-5 – 10-6 ）
抗磁性物质的磁结构及磁化率随温度的变化
抗磁性： 磁化率小于零，在外磁场的作用下产生一个与 外磁场方向相反且很小的附加磁场，其值和温 度无关。 抗磁性物质：He，Ne，Ar，H2，N2，C，Si， Ge等
（二）基本磁性参量 磁场强度(H)： 电流强度为i的电流在一个每米有N匝线圈的无 限长螺旋管轴线中央产生的磁场强度 H 为：
HNi
距离永磁体r处的磁场强度 H 为：
2 H km r / r l 0
m1为磁极的磁极强度，；r0是r的矢量单位； 磁化强度(M，σ): 单位体积磁性材料内原子磁矩的矢量和
Cr、Mn以及含有Cr、Mn的一些合金是反铁磁性的。
(4)
铁磁性
χ ：102-106
铁磁性物质的磁结构及磁化率随温度的变化
铁磁性：
在不大的磁化场下，该物质有较高的磁化强度，并达到饱和 状态； 磁化率随磁场非线性变化； 饱和磁化强度随温度升高而下降，并在一定温度Tc（居里温 度）下，铁磁性消失，变成顺磁性。 铁磁性物质： ①Fe、Co、Ni等纯金属。某些稀土元素如Gd（钆gá）等 ②含Fe、Co、Ni的合金及化合物； ③某些过渡元素组成的合金。
物质的各种磁性 优质课件
I =NgµBJ BJ(a )
BJ(a)是布里渊函数。在铁磁性时，HwI代替H，则
a = gmB J (H wI )
x代替a， 磁化强度I为
kT
I = NgmB JBJ (x)
x = gmB J (H wI )
kT
H=0 x = gmB Jw I
KT
物质的各种磁性
信息物理基础
用分子场讨论以下几个问题
到的有效原子磁矩是不一致的。 由高温磁化率求得有效磁矩
Fe: 3.15 MB
Co: 3.15MB Ni: 1.61MB
( 2.2MB )
( 1.7MB ) ( 0.6MB )
物质的各种磁性
3.居里温度qf与交换积分J的关系
一对自旋Si和Sj之间的交换能为 (J>0为铁磁性)
Eeij = 2JSi S j 对于z个近邻原子 Ee = 2JSi zS j S j 是z个的平均值
半经典理论：每个原子内有z个电子，每个 电子有自己的运动轨道，在外磁场作用下，电 子轨道绕H进动，进动频率为w。称为拉莫尔进 动频率。由于轨道面绕磁场H进动，使电子运 动速度有一个变化dv。使电子轨道磁矩增加dm， 但方向与磁场H相反，使总的电子轨道磁矩减 小。如果q>p/2(电子旋转方向相反),则进动使电 子运动速度减小，使在磁场H方向的磁矩减小， 所得磁化率仍是负的。总之，由于磁场作用引 起电子轨道磁矩减小，表现出抗磁性。
( ) 估算分子场为： Hm = wI wNM = 0.85 x109 Am1 1.1x107 Oe
静磁相互作用产生的罗伦兹场：H = 1 I = 5.8x105 Am1 ( 7400Oe)
3m0
物质的各种磁性
利用J=1/2，1，的布里渊 函数的计算值与实验结果比 较。得到
磁性
电子绕原子核作圆轨道运转和绕本身的自旋运动都会产生电磁的涡旋而形成磁性，人们常用磁矩来描述磁性。 因此电子具有磁矩，电子磁矩由电子的轨道磁矩和自旋磁矩组成。在晶体中，电子的轨道磁矩受晶格的作用，其 方向是变化的，不能形成一个联合磁矩，对外没有磁性作用。因此，物质的磁性不是由电子的轨道磁矩引起，而 是主要由自旋磁矩引起。每个电子自旋磁矩的近似值等于一个波尔磁子。是原子磁矩的单位。
磁性
物理学名词
01 概念起源
03 分类 05 检验实验
目录
02 概念 04 材料
基本信息
磁性是物质的一种基本属性。物质可分为抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性物质。磁性材料是 生产、生活、国防科学技术中广泛使用的材料。磁性材料按性质分为金属和非金属两类，前者主要有电工钢、镍 基合金和稀土合金等，后者主要是铁氧体材料。
物质的磁性不但是普遍存在的，而且是多种多样的，并因此得到广泛的研究和应用。人的身体和周边的物质， 各种星体和星际中的物质，微观世界的原子、原子核和基本粒子，宏观世界的各种材料，都具有这样或那样的磁 性。
分类
分类
一般说来，物质的磁性可以分为抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性。
1．抗磁性
当磁化强度M为负时，固体表现为抗磁性。Bi、Cu、Ag、Au等金属具有这种性质。在外磁场中，这类磁化了 的介质内部的磁感应强度小于真空中的磁感应强度M。抗磁性物质的原子（离子）的磁矩应为零，即不存在永久磁 矩。当抗磁性物质放入外磁场中，外磁场使电子轨道改变，感生一个与外磁场方向相反的磁矩，表现为抗磁性。 所以抗磁性来源于原子中电子轨道状态的变化。抗磁性物质的抗磁性一般很微弱，磁化率H一般约为-10^-5，为 负值。
永磁材料有合金、铁氧体和金属间化合物三类。①合金类：包括铸造、烧结和可加工合金。铸造合金的主要 品种有:AlNi(Co)、FeCr(Co)、FeCrMo、FeAlC、FeCo(V)(W)；烧结合金有：Re－Co（Re代表稀土元素）、Re－ Fe以及AlNi（Co）、FeCrCo等；可加工合金有：FeCrCo、PtCo、MnAlC、CuNiFe和AlMnAg等，后两种中BHC较低 者亦称半永磁材料。②铁氧体类：主要成分为MO·6,M代表Ba、Sr、Pb或SrCa、LaCa等复合组分。③金属间化合 物类：主要以MnBi为代表。
磁性
物理学名词
01 概念起源
03 分类 05 检验实验
目录
02 概念 04 材料
基本信息
磁性是物质的一种基本属性。物质可分为抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性物质。磁性材料是 生产、生活、国防科学技术中广泛使用的材料。磁性材料按性质分为金属和非金属两类，前者主要有电工钢、镍 基合金和稀土合金等，后者主要是铁氧体材料。
物质的磁性不但是普遍存在的，而且是多种多样的，并因此得到广泛的研究和应用。人的身体和周边的物质， 各种星体和星际中的物质，微观世界的原子、原子核和基本粒子，宏观世界的各种材料，都具有这样或那样的磁 性。
分类
分类
一般说来，物质的磁性可以分为抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性。
1．抗磁性
当磁化强度M为负时，固体表现为抗磁性。Bi、Cu、Ag、Au等金属具有这种性质。在外磁场中，这类磁化了 的介质内部的磁感应强度小于真空中的磁感应强度M。抗磁性物质的原子（离子）的磁矩应为零，即不存在永久磁 矩。当抗磁性物质放入外磁场中，外磁场使电子轨道改变，感生一个与外磁场方向相反的磁矩，表现为抗磁性。 所以抗磁性来源于原子中电子轨道状态的变化。抗磁性物质的抗磁性一般很微弱，磁化率H一般约为-10^-5，为 负值。
永磁材料有合金、铁氧体和金属间化合物三类。①合金类：包括铸造、烧结和可加工合金。铸造合金的主要 品种有:AlNi(Co)、FeCr(Co)、FeCrMo、FeAlC、FeCo(V)(W)；烧结合金有：Re－Co（Re代表稀土元素）、Re－ Fe以及AlNi（Co）、FeCrCo等；可加工合金有：FeCrCo、PtCo、MnAlC、CuNiFe和AlMnAg等，后两种中BHC较低 者亦称半永磁材料。②铁氧体类：主要成分为MO·6,M代表Ba、Sr、Pb或SrCa、LaCa等复合组分。③金属间化合 物类：主要以MnBi为代表。
磁性材料基础知识-ppt课件
求其轴线上一点 p 的磁感强度的方向和大小.
Idl
r
dB
B
o
R
p B
x
*
x
I
dB 0
4π
Idl r2
解: 根据对称性分析
毕奥—萨伐尔定律的应用2
Idl
sin R
R
o
r
x
dB
*p x
r2 R
B0I
4π
r 2 x2
sindl
l r2
dB x
dB 0
4π
Idl r2
dB xdsBin4 π 0Isri2 n dl
0I dl
2πR l
I B
dl
oR
l
l 设 l 与 I 成右螺旋
关系
3.3 安培环路定理-应用
求载流螺绕环内的磁场 （已知 n N I）
1） 对称性分析；环内 B 线为同心圆，环外 B 为零.
2 ）选 回路(顺时针圆周) .
lB d Bl 2 0π NR I B 0 NI
2π R
d
令L2πRB0NIL
内部交流报告
磁性材料基础知识
提纲
1 磁性材料的发展简史
2 磁学基本常识
磁性来源 磁学基本概念 磁性材料分类
3 电磁学主要定律-恒稳/交变磁场
4 磁性材料性能分析
5 磁性材料应用实例
精品资料
• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
一、磁性材料发展简史（续）
• 1946年 Bioembergen发现NMR效应 • 1948年 Neel建立亜铁磁理论
最新第15章物质的磁性ppt课件
有两个半径相同的圆环形载流导线ab它们可以自由转动和移动把它们放在相互垂直的位置上如图所示将发生以下哪一种运动aab均发生转动和平动最后两线圈电流同方向并紧靠一起
第15章物质的磁性
§15.1 磁介质对磁场的影响
Bo
1.磁介质:能影响磁场的物质称磁介质。
2.磁化:磁介质在磁场中呈现磁性的现象。N B’ S
B
磁饱和状态
bc
d
a o
起始磁化曲线
H
12
四、磁滞回线
观察当外磁场变化一个周期时，铁磁质内部的磁场
变化曲线； 起始磁化曲线为 OC
B
当外磁场减小时，介质中的磁场并
不沿起始磁化曲线返回，而是滞后
C
于外磁场变化 —— 磁滞现象。
Br - Hc
当外磁场为 0 时，介质中的磁 场并不为 0，有一剩磁 Br ;
4
Ild e r
r2
实际应用时用分量计算
3)安培环路定理
Bx dBx By dBy
lB dl0 Ii
4)运动电荷产生的磁场
2.磁通量
msBdS
B 4 0 qr 2e r
19
3.磁场方程
1)磁场高斯定理 SBdS0 (稳恒磁场无源)
2)安培环路定理 4.载流线圈的磁矩
lm B d l N 0 I e In iS(稳恒磁场n有旋)
具有线性关系，磁化曲线为直
线，铁磁质B 与 H 磁化曲线为曲线。
无线性关系o，
二、铁磁质的特性
顺磁介质
45
μr
铁磁介质 抗磁介质
0H(B0)
1. 非线性: B 和H 不是线性关系。
磁导率μ不是一个常量，
H
2. 高μ值: 有很大的磁导率。放入线圈中时可以使磁场
第15章物质的磁性
§15.1 磁介质对磁场的影响
Bo
1.磁介质:能影响磁场的物质称磁介质。
2.磁化:磁介质在磁场中呈现磁性的现象。N B’ S
B
磁饱和状态
bc
d
a o
起始磁化曲线
H
12
四、磁滞回线
观察当外磁场变化一个周期时，铁磁质内部的磁场
变化曲线； 起始磁化曲线为 OC
B
当外磁场减小时，介质中的磁场并
不沿起始磁化曲线返回，而是滞后
C
于外磁场变化 —— 磁滞现象。
Br - Hc
当外磁场为 0 时，介质中的磁 场并不为 0，有一剩磁 Br ;
4
Ild e r
r2
实际应用时用分量计算
3)安培环路定理
Bx dBx By dBy
lB dl0 Ii
4)运动电荷产生的磁场
2.磁通量
msBdS
B 4 0 qr 2e r
19
3.磁场方程
1)磁场高斯定理 SBdS0 (稳恒磁场无源)
2)安培环路定理 4.载流线圈的磁矩
lm B d l N 0 I e In iS(稳恒磁场n有旋)
具有线性关系，磁化曲线为直
线，铁磁质B 与 H 磁化曲线为曲线。
无线性关系o，
二、铁磁质的特性
顺磁介质
45
μr
铁磁介质 抗磁介质
0H(B0)
1. 非线性: B 和H 不是线性关系。
磁导率μ不是一个常量，
H
2. 高μ值: 有很大的磁导率。放入线圈中时可以使磁场
第15章节物质的磁性PPT课件
-
3
§15.1 磁介质对磁场的影响
磁 化：磁场对磁场中的物质的作用称为磁化。 磁介质：在磁场中影响原磁场的物质称为磁介质。
磁化后介质内部的磁 场与附加磁场和外磁场 的关系：
B B0 B
总磁感强 度
外加磁 感强度
附加磁 感强度
-
4
磁介质的分类 B B0 B
B B0
顺磁质(锰、铬、铂、氧、氮等)
1
-
21
H＝ Ir2
2R
2
1
由B＝H，得
B＝ 0 2
Ir2 R2
1
（3）在圆柱面外取一点，它到轴的垂直距离是r3，以r3
为半径作一圆，根据安培环路定理,考虑到环路中所包围的 电流的代数和为零，所以得
H
d
l
H
2r3
0
d
l
0
即 H 0
或 B0
-
22
§15.5 铁磁质 与弱磁质相比，铁磁质具有以下特点： (1)在外磁场的作用下能产生很强的附加磁场。 (变2化)相；对具磁有导磁率滞和现磁象化，B率 、不之H是间常不数具，有而简是单随的外线磁性场关的系变。化而
单晶磁畴结构示意图
多晶磁畴结构示意图
在没有外磁场作用时，磁体体内磁矩排列杂乱，任意物 理无限小体积内的平均磁矩为零。
-
29
H
在外磁场作用下，磁矩与外磁场同方向排列时的磁能将低
于磁矩与外磁反向排列时的磁能，结果是自发磁化磁矩和外 磁场成小角度的磁畴处于有利地位，这些磁畴体积逐渐扩大， 而自发磁化磁矩与外磁场成较大角度的磁畴体积逐渐缩小。 随着外磁场的不断增强，取向与外磁场成较大角度的磁畴全 部消失，留存的磁畴将向外磁场的方向旋转，以后再继续增 加磁场，所有磁畴都沿外磁场方向整齐排列，这时磁化达到 饱和。
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♫ 由n、l、ml和ms四个量子数确定以后，电子所处的位置随 之而定。这四个量子数都相同的电子最多只能有一个
♫ n、l和ml三个量子数都相同的电子最多只能有两个 ， ms只 能为±1/2 ♫ n、l两个量子数相同的电子最多只有2（2l＋1）个 ， ml从 -l到+l共有（2l＋1）个可取值 ♫ 主量子数相同的电子最多只有2n2个 ，对于确定的n值，l可 取l＝0，1，2，…，（n－1）共n个可能值
1. Fe 原子：Z = 26, 电子分布是：······3d6
根据洪德法则1，5个电子自旋占据5个
1 2
的 ms 状态，
另一个只能占据 1
2
的 ms 状态，所以总自旋：
S51112 22
D L m l210( 51)(2)22 （根据法则 2）
4
JLS4 （根据法则 3，电子数超过一半）
gJ
3 S(S1)L(L1)
K
(n=1)
2s2 3s2 4s2
原子核 +26
1s1
2p6
3p6
3d6
Fe的电子壳层和电子轨道
7
▼电子轨道磁矩
电子轨道运动产生的轨道磁矩和动量矩方向相反
l iS2 e (r2)2 er2
pl mer2
l
e 2me
pl
pl mer2
r
i
v
e
m=iS
8
引入量子力学方法：
pl l(l 1) h 2
2
2J(J 1)
1.5
J gj J(J 1)B 6.7B
S2S(S1 )B4.9B
2. Cr+3 离子：Cr 原子 Z = 24，Cr+3 电子组态为····3d3
S 3 1 3 22
L 21 0 3
J LS 3 2
g J 0 .4
(1s)2,(2s)2,(2p)6,(3s)2,(3p)6,(4s)2,(3d)10,(4p)6, (5s)2,(4d)10,(5p)6,(6s)2,(4f)14,(5d)10,
满电子壳层的总动量和总磁矩都为零。未填满电子的壳层上才有 未成对的电子磁矩对原子的总磁矩作出贡献。这种未满壳层称为 磁性电子壳层。
3
n
( n = 3 ) 主量子数 n 代表主
壳层，轨道量子数ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ll 代表次壳层，能
…量相同的电子可以
l
视为分布在同一壳
层上。
ml
主量子数相同的 电子数最多：
ms
大多数原子基 态的电子组态可以 按此规律给出。 少数元素有些变化， 如： Cu:······3d10,4s1 Cr: :······3d5,4s1
J gJ J(J1)B
其中，
gJ1J(J1) 2 S J((S J 1 1 ))L(L1)
两种特殊情况：
♪ 当L＝0时，J＝S，得g＝2，原子总磁矩都是由自
旋磁矩贡献的。
♪ 当S＝0时，J＝L，得g＝1，原子总磁矩都是由轨
道磁矩贡献的。
铁磁性物质的磁矩主要是由自旋贡献
15
原子磁矩计算举例
(1s)2,(2s)2,(2p)6,(3s)2,(3p)6,(4s)2,(3d)10,(4p)6, (5s)2,(4d)10,(5p)6,(6s)2,(4f)14,(5d)10,
1
2
ms
状态数或最多 2
2
电子数
6 8
2
6
10
18
续表
n
4
主壳层符号
N
l
0
1
2
3
次壳层符号 s
p
d
f
ml
0 1 0 1 2 1 0 1 2 3 2 1 0 1 2 3
ms
状态数或最 2
6
10
14
多电子数 32
6
N (n=4)
M (n=3)
L (n=2)
物质的磁性来源及分类优秀课件
2.1 原子磁矩
一切物质磁性的根源，来自 原子磁性 原子磁矩有三个来源： ☼ 电子轨道磁矩； ☼ 电子自旋磁矩； ☼ 原子核磁矩；
原子核磁矩值很小，一般可 忽略不计。
2
▼原子核外电子排布规律
多电子原子中，电子排布的准则有两条：
泡利不相容原理和能量最低原理 大体可以归纳为：
18
▼拉莫进动
由动量矩原理有
dpl dt
0l
H
0 e 2me
pl H
对时间的一次微分为
plx l ply H , ply l plx H ,
见《结构与物性》p15
基态原子的电子在原子轨道中填充的顺序是： 1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,5s,4d,5p,6s,4f,5d,6p,7s,5f,6d
表1 电子壳层划分及状态数
n
1
2
3
主壳层符号 K
L
M
l
00
1
0
1
2
次壳层符号
s
s
p
s
p
d
ml
0
0 1 0
1
0
1 0 1 2 1 0
（l＝0，1，2，…，n－1 h为普朗克常数，h＝6.6256×1034[JS] ）
l l(l1)B
（ B
e 2me
=9.2730×1024Am2 ，称为波尔磁子)
ml 1
0
l(l 1)
ml
ml
2
3
2
1
1
0
l(l 1)
0
l(l 1)
-1 -1
-2
-1
-2
-3
l=1
l=2
l=3
9
因为 jl=0l ,同理会得出：
电子数不到半满，
F4 3/2
J g J J(J 1 )B 0 .7 7 4 6B
S2S(S 1 )B3 .8 7B
与实验值相比， S 更接近，这是因为受到晶场作用，
轨道角动量被冻结的缘故，只有自旋磁矩起作用。
2.2 物质的抗磁性
电磁感应普遍存在
由于电磁感应 磁场中运动电子轨道发生变化， 产生抗磁性： 普遍存在； 值很小，通常被掩盖
B
0e 2me
=1.166010-29Wbm
在SI单位之中采用
B
0e 2me
的定义。
10
▼电子自旋磁矩
ps ss1
自旋在磁场方向的分量
ps
H
ms
1 2
实验表明： sHB
(s)H
e me
(ps)H
S≡1/2，pS= ( 3 / 2)
(ms只可能等于1/2 )
s
e me
ps
s 2 s(s1)B （S≡1/2，S 3B）
11
l
e 2me
pl
s
e me
ps
则电子的总磁矩可以写成：
g( e )pp
2me
其中，g称为磁力比因子。当完全来源于轨道运动时，g=1； 全部来源于自旋时，g=2；两者同时做贡献时，1<g<2。 称为磁力比
12
▼原子磁矩
解决轨道和自旋磁 矩耦合的问题
原子中角动量耦合方式有两种 ：
♪ j-j耦合
Z〉82
各处电子的s和l合成j，然后再由各电子的j合成原子的总
角量子数J
s2
♪ L-S耦合 低原子序数
S
s1
铁磁性物质都属于L-S耦合
P JP LP SJ(J1)
J
l2
L
l1
13
轨道和自旋磁矩合成原子总磁矩
l
e
2me
pl
s
e
me
ps
PJ PL
PS
L J
S L-S
14
通过量子力学处理以后， 得到
♫ n、l和ml三个量子数都相同的电子最多只能有两个 ， ms只 能为±1/2 ♫ n、l两个量子数相同的电子最多只有2（2l＋1）个 ， ml从 -l到+l共有（2l＋1）个可取值 ♫ 主量子数相同的电子最多只有2n2个 ，对于确定的n值，l可 取l＝0，1，2，…，（n－1）共n个可能值
1. Fe 原子：Z = 26, 电子分布是：······3d6
根据洪德法则1，5个电子自旋占据5个
1 2
的 ms 状态，
另一个只能占据 1
2
的 ms 状态，所以总自旋：
S51112 22
D L m l210( 51)(2)22 （根据法则 2）
4
JLS4 （根据法则 3，电子数超过一半）
gJ
3 S(S1)L(L1)
K
(n=1)
2s2 3s2 4s2
原子核 +26
1s1
2p6
3p6
3d6
Fe的电子壳层和电子轨道
7
▼电子轨道磁矩
电子轨道运动产生的轨道磁矩和动量矩方向相反
l iS2 e (r2)2 er2
pl mer2
l
e 2me
pl
pl mer2
r
i
v
e
m=iS
8
引入量子力学方法：
pl l(l 1) h 2
2
2J(J 1)
1.5
J gj J(J 1)B 6.7B
S2S(S1 )B4.9B
2. Cr+3 离子：Cr 原子 Z = 24，Cr+3 电子组态为····3d3
S 3 1 3 22
L 21 0 3
J LS 3 2
g J 0 .4
(1s)2,(2s)2,(2p)6,(3s)2,(3p)6,(4s)2,(3d)10,(4p)6, (5s)2,(4d)10,(5p)6,(6s)2,(4f)14,(5d)10,
满电子壳层的总动量和总磁矩都为零。未填满电子的壳层上才有 未成对的电子磁矩对原子的总磁矩作出贡献。这种未满壳层称为 磁性电子壳层。
3
n
( n = 3 ) 主量子数 n 代表主
壳层，轨道量子数ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ll 代表次壳层，能
…量相同的电子可以
l
视为分布在同一壳
层上。
ml
主量子数相同的 电子数最多：
ms
大多数原子基 态的电子组态可以 按此规律给出。 少数元素有些变化， 如： Cu:······3d10,4s1 Cr: :······3d5,4s1
J gJ J(J1)B
其中，
gJ1J(J1) 2 S J((S J 1 1 ))L(L1)
两种特殊情况：
♪ 当L＝0时，J＝S，得g＝2，原子总磁矩都是由自
旋磁矩贡献的。
♪ 当S＝0时，J＝L，得g＝1，原子总磁矩都是由轨
道磁矩贡献的。
铁磁性物质的磁矩主要是由自旋贡献
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原子磁矩计算举例
(1s)2,(2s)2,(2p)6,(3s)2,(3p)6,(4s)2,(3d)10,(4p)6, (5s)2,(4d)10,(5p)6,(6s)2,(4f)14,(5d)10,
1
2
ms
状态数或最多 2
2
电子数
6 8
2
6
10
18
续表
n
4
主壳层符号
N
l
0
1
2
3
次壳层符号 s
p
d
f
ml
0 1 0 1 2 1 0 1 2 3 2 1 0 1 2 3
ms
状态数或最 2
6
10
14
多电子数 32
6
N (n=4)
M (n=3)
L (n=2)
物质的磁性来源及分类优秀课件
2.1 原子磁矩
一切物质磁性的根源，来自 原子磁性 原子磁矩有三个来源： ☼ 电子轨道磁矩； ☼ 电子自旋磁矩； ☼ 原子核磁矩；
原子核磁矩值很小，一般可 忽略不计。
2
▼原子核外电子排布规律
多电子原子中，电子排布的准则有两条：
泡利不相容原理和能量最低原理 大体可以归纳为：
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▼拉莫进动
由动量矩原理有
dpl dt
0l
H
0 e 2me
pl H
对时间的一次微分为
plx l ply H , ply l plx H ,
见《结构与物性》p15
基态原子的电子在原子轨道中填充的顺序是： 1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,5s,4d,5p,6s,4f,5d,6p,7s,5f,6d
表1 电子壳层划分及状态数
n
1
2
3
主壳层符号 K
L
M
l
00
1
0
1
2
次壳层符号
s
s
p
s
p
d
ml
0
0 1 0
1
0
1 0 1 2 1 0
（l＝0，1，2，…，n－1 h为普朗克常数，h＝6.6256×1034[JS] ）
l l(l1)B
（ B
e 2me
=9.2730×1024Am2 ，称为波尔磁子)
ml 1
0
l(l 1)
ml
ml
2
3
2
1
1
0
l(l 1)
0
l(l 1)
-1 -1
-2
-1
-2
-3
l=1
l=2
l=3
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因为 jl=0l ,同理会得出：
电子数不到半满，
F4 3/2
J g J J(J 1 )B 0 .7 7 4 6B
S2S(S 1 )B3 .8 7B
与实验值相比， S 更接近，这是因为受到晶场作用，
轨道角动量被冻结的缘故，只有自旋磁矩起作用。
2.2 物质的抗磁性
电磁感应普遍存在
由于电磁感应 磁场中运动电子轨道发生变化， 产生抗磁性： 普遍存在； 值很小，通常被掩盖
B
0e 2me
=1.166010-29Wbm
在SI单位之中采用
B
0e 2me
的定义。
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▼电子自旋磁矩
ps ss1
自旋在磁场方向的分量
ps
H
ms
1 2
实验表明： sHB
(s)H
e me
(ps)H
S≡1/2，pS= ( 3 / 2)
(ms只可能等于1/2 )
s
e me
ps
s 2 s(s1)B （S≡1/2，S 3B）
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l
e 2me
pl
s
e me
ps
则电子的总磁矩可以写成：
g( e )pp
2me
其中，g称为磁力比因子。当完全来源于轨道运动时，g=1； 全部来源于自旋时，g=2；两者同时做贡献时，1<g<2。 称为磁力比
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▼原子磁矩
解决轨道和自旋磁 矩耦合的问题
原子中角动量耦合方式有两种 ：
♪ j-j耦合
Z〉82
各处电子的s和l合成j，然后再由各电子的j合成原子的总
角量子数J
s2
♪ L-S耦合 低原子序数
S
s1
铁磁性物质都属于L-S耦合
P JP LP SJ(J1)
J
l2
L
l1
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轨道和自旋磁矩合成原子总磁矩
l
e
2me
pl
s
e
me
ps
PJ PL
PS
L J
S L-S
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通过量子力学处理以后， 得到