Магнитостатическое поле в веществе. Сверхпроводники в магнитном поле, страница 3

Возвращаясь к вопросу парения магнитного диполя над поверхностью сверхпроводника, хочется заметить, что при постановке реальных экспериментов в качестве диполей обычно используются небольшие постоянные магниты. В образцах из материалов с ферромагнитными свойствами молекулярные токи циркулируют по микроскопическим контурам, одинаково ориентированным в пространстве. В результате внутри объема из однородно намагниченного вещества суммарный макроскопический ток оказывается равным нулю из-за взаимной компенсации молекулярных токов. Не скомпенсированными остаются лишь токи на боковой поверхности образца. Этот круговой макроскопический ток по существу и формирует магнитный диполь (рис.10.2). Описанный эффект парения постоянного магнита над сверхпроводящей поверхностью, очевидно, не является сколько-нибудь неожиданным физическим явлением: он не более необычен, чем широко известное расталкивание постоянных магнитов, обращенных друг к другу одноименными полюсами.

10.3. Парамагнетизм

              Подобно тому, как в зависимости от механизма их отклика на внешнее электрическое поле диэлектрики были разделены на три группы, по своим магнитным свойствам вещества делятся на диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики. Возникновение вторичных полей в диамагнетиках обусловлено дополнительным движением электронов в их атомах и молекулах, вызванным изменением внешнего магнитного поля. Указанный круг явлений будет удобно рассмотреть после изучения законов электромагнитной индукции Фарадея. Возникающие при внесении парамагнетиков во внешнее поле явления главным образом связаны с переориентацией уже имеющихся магнитных моментов атомов и молекул. Здесь отчетливо просматривается тесная аналогия с поведением полярных диэлектриков в электростатическом поле. Основное же различие сос­­то­­ит в том, что существование у атомов и молекул магнитных дипольных моментов обусловлено микроскопическим движением зарядов, адекватное описание которого невозможно на языке классической физики и изучается в рамках курса квантовой механики.  Оказывается, что обусловленный орбитальным движением электрона вокруг ядра момент импульса и его проекция на любое выделенное направление в пространстве квантованы, т.е. могут принимать лишь дискретный набор значений (10.12).

               Простой  расчет связанного с орбитальным движением магнитного момента, выполняемых в рамках общеизвестной планетарной модели атома Резерфорда, приводит к выражению (10.13) для гиромагнитного отношения (отношение обусловленных орбитальным движением магнитного и механического моментов), полностью согласующемуся с  результатами квантовомеханического рассмотрения и данными экспериментов. Т.о. наличие орбитального движения электрона в атоме приводит к появлению квантованного магнитного момента (10.14), энергия взаимодействия с внешним магнитным полем которого принимает дискретный набор значений (10.15).