Magnetismi olemus
1. materjali magnetismi päritolu
Kui magnet on elektromagnetiline keerd, magnet ja ei näe elektromagnetilist keerdust, siis miks on see magnetiline?
meie vastus on, et aine materjaalsed omadused pärinevad elektronide liikumisest aatris ja elektronide liikumine tekitab elektromagnetilise eetri keerise. Taani teadlane Oster avastas juba 1820. aastal elektrivoolu magnetvälja. Esimest korda avastati see seos magnetismi ja elektri vahel, ühendades seeläbi elektri ja magnetismi. Püsimagnetid ja magnetiseerimine näitasid Ampere välja molekulaarvoolu hüpoteesi. Ampere usub, et igas aine molekulis on ringvool, mida nimetatakse molekulaarvooluks ja molekulaarne vool võrdub elementaaremagnetiga. Kui ainel ei ole magnetismi makroskoopilisel tasemel, on nende molekulaarvoolude suundumused ebaregulaarsed ja välised tekitavad magnetilised mõjud teineteisest tühistuvad, nii et kogu objekt ei ole magnetiline. Välise magnetvälja mõjul suunatakse iga elementaarmagnetiga samaväärne molekulaarvool orienteeritud välise magnetvälja suunas, mistõttu objektil on magnetism. Magnetnähtuste ja elektriliste nähtuste vahel on oluline seos. Asja magnetilised omadused ja elektronide struktuur on tihedalt seotud. Ullenbeck ja Goldsmith pakkusid esmalt välja elektronide tsentrifuugimise idee, mis tähendab, et elektronid peetakse laetud palliks. Nad arvavad, et sarnaselt Maa liikumisele päikese käes on ühelt poolt elektronid ümber tuuma ja seal on vastav orbiit. Teisest küljest pöördub pöördemoment ja orbiidi magnetmoment ümber oma telje ümber pöörlemisnurga ja vastava pöörleva magnetmomendi. Stern-Galachi poolt hõbedat aatomiskiirguse eksperimendis mõõdetud magnetiliseks momendiks on pöörlemismagnetmoment. (Nüüd arvavad inimesed, et elektroni tsentrifuug ei ole korrektne kui palli pöörlemine oma telje ümber.) Elektroonilise pöörlemine tuuma ümber ringikujulises orbiidis ja enda ümber pööratud liikumine tekitab elektromagnetilise pöörlemise eeter moodustamaks magnetismi. Magnetismi kirjeldamiseks kasutatakse sage magnetilist momenti. Seetõttu on elektronidel magnetmoment, mis koosneb elektroni orbitaalsest magnetilisest momendist ja pöörlemismagnetist. Kristallis mõjub kristallvõre mõjul elektronide orbitaalne magnetmoment, selle suund muutub ja ühist magnetilist momenti ei saa moodustada ja välistegurit ei toimu magnetvälja. Seepärast ei põhjusta aine materjale magnetilist omadust elektronide orbitaalse magnetmoment, vaid peamiselt pöörleva magnetilise momendiga. Iga elektronpöörde magnetilise momendi ligikaudne väärtus võrdub ühe Bohr-magnetiga. Kas aatommagnetmoment,. Kuna tuum on umbes 2000 korda raskem kui elektronid ja selle liikumiskiirus on vaid mõni tuhandik elektroni kiirusest, siis on tuuma magnetmoment vaid üks tuhandik elektronist, mis on ebaoluline. Isoleeritud aatomi magnetmoment määrab kindlaks aatomi struktuuri. Kui aatomil on tühi elektronkiht, ei tühista elektronide pöörlemismagnetmoment ja aatomil on "püsiv magnetmoment". Näiteks on rauaatomi aatomiarv 26 ja kokku 26 elektroni. Välja arvatud üks viiest orbiidist, tuleb täita kaks elektroni (spin antiparalleel) ja nendel neljal orbiidil on ainult üks elektron ja need elektronid. Spinatsioonisuunad on paralleelsed, kusjuures kogu elektron-pöörde magnetmoment on 4.