《顺磁和反磁》PPT课件.ppt

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,4,目錄,一、磁性的起源P2 二、磁化率P3 三、何謂順磁性、反磁性P4P7 四、反磁性與順磁性的差異P8 五、順磁性、反磁性物質P9P12 六、順磁性和反磁性的應用P1315 七、參考資料P16,1,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。,2,磁化率（magnetic susceptibility）,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=H 稱為物質的磁化率,3,順磁性（paramagnetism）,順磁性的磁化率為很小的正數，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,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。,5,外加磁場方向,反磁性（diamagnetism）,反磁性的磁化率為一極小負值，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,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。,7,外加磁場方向,反磁性與順磁性的差異,8,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。,9,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。,10,反磁性物質,11,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。,12,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。,13,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。,14,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。,15,參考文獻,1.維基百科-磁 2.磁性物質（）反磁性、順磁性 wordpress/?p=22512 3.順磁性應用 E7%A3%81%E6%80%A7 4.反磁性應用 57/home/substance,16,