דיאמגנטיות

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

דיאמגנטיות היא צורה של מגנטיות שמתרחשת בחומר רק בנוכחות של שדה מגנטי חיצוני. היא תוצאה של שינויים בתנועה האורביטלית של האלקטרונים. הפעלת שדה מגנטי יוצרת כוח מגנטי על אלקטרון נע לפי הנוסחה F=Q×v×B. כוח זה משנה את הכוח הצנטריפטלי על האלקטרון, וגורם לו להאיץ או להאט בתנועה האורביטלית שלו. מהירות האלקטרון שהשתנתה משנה את המומנט המגנטי של האורביטל בכיוון מנוגד לשדה החיצוני שהופעל.

נחשוב לרגע על שני אלקטרונים; אחד מסתובב בכיוון השעון והשני נגד כיוון השעון. שדה מגנטי חיצוני בכיוון לתוך הדף יגדיל את הכוח הצנטריפטלי הפועל על האלקטרון שנע בכיוון השעון, שמגדיל את המומנט שלו בכיוון החוצה מן הדף. השדה הזה יקטין את הכוח הצנטריפטלי הפועל על האלקטרון המסתובב נגד כיוון השעון, ויקטין את המומנט שלו בכיוון לתוך הדף. שני השינויים מתנגדים לשדה המגנטי החיצוני הפועל בכיוון לתוך הדף. אולם, המומנט המגנטי המושרה הוא קטן מאוד ברוב החומרים הנפוצים בחיי היומיום.

כל החומרים מראים תגובה דיאמגנטית בתגובה לשדה מגנטי מושרה; אולם עבור חומרים המראים צורה אחרת של מגנטיות (כגון פרומגנטיות או פאראמגנטיות), הדיאגמנטיות מתבטלת לחלוטין. חומרים שמפגינים רק, או לרוב, התנהגות דיאמגנטית מכונים חומרים דיאמגנטיים, או דיאמגנטים. חומרים שנחשבים כדיאמגנטיים הם אלה שנחשבים בדרך כלל על ידי לא-פיזיקאים בתור "לא מגנטיים", וכוללים מים, DNA, רוב התרכובות האורגניות כגון שמן ופלסטיק, ומתכות רבות כגון כספית, זהב וביסמות.

חומרים דיאמגנטיים הם בעלי פרמיאביליות מגנטית שבאופן יחסי קטנה מ-1, ולפיכך בעלי סוספטיביליות מגנטית שלילית, וכתוצאה מכך נדחים על ידי שדות מגנטיים. אולם, כיוון שדיאמגנטיות היא תכונה כה חלשה השפעותיה אינן נצפות בחיי היומיום.

לדוגמה, הסוספטיביליות המגנטית של חומר דיאמגנטי כגון מים היא χ_v = −9.05×10⁻⁶ . החומר בעל הדיאמגנטיות החזקה ביותר הוא ביסמות, χ_v = −166×10⁻⁶ , למרות שלגרפיט פירוליטי עשויה להיות סוספטיביליות של χ_v = −400×10⁻⁶ במישור אחד. למרות הכל, גודלם של ערכים אלו קטן מהמגנטיות שמפגינים פאראמגנטים ופרומגנטים. מוליכי-על עשויים להיחשב כבעלי דיאמגנטיות מושלמת ( χ_v = −1 ), כיוון שהם דוחים כל שדה מהפנים שלהם בעקבות אפקט מייסנר.

תוכן עניינים 1 היסטוריה 2 הרחפה דיאמגנטית 3 הערות שוליים 4 קישורים חיצוניים

[עריכה] היסטוריה

בשנת 1778 ס.ג' בראגמאנס היה האדם הראשון שצפה בביסמות ואנטימון נדחים על ידי שדות מגנטיים. אולם, המונח "דיאמגנטיות" נטבע על ידי מייקל פאראדיי בספטמבר 1845, כאשר הוא הבין שכל החומרים בטבע הם בעלי צורה מסוימת של תגובה דיאמגנטית לשדה מגנטי שמופעל עליהם.

[עריכה] הרחפה דיאמגנטית

תופעה מרתקת במיוחד המערבת דיאמגנטים היא שהם יכולים לרחף בשיווי משקל יציב בשדה מגנטי, ללא צריכת כוח. תאוריית ארנשאו נראית ככוללת את האפשרות של הרחפה מגנטית סטטית. אולם, תאוריית ארנשאו מיושמת רק לחפצים עם מומנט קבוע m, כגון פרומגנטים, שהאנרגיה המגנטית שלהם ניתנת על ידי m•B. פרומגנטים נמשכים לנקודת המקסימום של השדה, שלא קיימת בחלל חופשי. דיאמגנטיות היא צורה מושרית של מגנטיות, וכתוצאה מכך המומנט המגנטי פרופורציונלי לשדה המופעל B. משמעות הדבר היא שהאנרגיה המגנטית של דיאמגנטים פרופורציונלית ל-B², הצפיפות של השדה המגנטי. דיאמגנטים נמשכים גם למינימום של השדה, וייתכן מינימום ב-B² בחלל חופשי (למעשה ).

חתיכה דקה של גרפיט פירוליטי, שהוא חומר דיאמגנטי חזק בצורה יוצאת דופן, יכולה לצוף ביציבות בשדה מגנטי, כגון זה הנובע ממגנטים קבועים העשויים מעפרות נדירות. דבר זה יכול להיעשות כאשר כל הרכיבים הם בטמפרטורת החדר, ויוצרים הדגמה נראית לעין אפקטיבית של דיאמגנטיות.

אוניברסיטת רדבאוד בניימיכן ביצעה ניסויים שבהם הורחפו בהצלחה מים וצפרדע חיה, בין שאר הדברים ^[1].

[עריכה] הערות שוליים

[עריכה] קישורים חיצוניים

• סרטי וידאו של צפרדעים ודיאמגנטים אחרים המורחפים בדה מגנטי חזר
• סרט וידאו של הרחפת גרפיט פירוליטי
• סרט וידאו של מגנט ניאודימיום המורחף בין לוחות ביסמות
• אתר בפינית בנושא

מצבים מגנטיים

דיאמגנטיות – דיאמגנטיות על – פאראמגנטיות – פאראמגנטיות על – פרומגנטיות – אנטי פרומגנטיות – פרימגנטיות – מטאמגנטיות – זכוכית ספין