Ванфлековский парамагнетизм. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Ванфлековский парамагнетизм - парамагнетизм ,обусловленный деформацией электронной оболочки атома (или иона) приложенным магн. полем H; деформация приводит к индуцированию магн. момента у атома (иона), если его электронная оболочка не обладает сферич. симметрией или осевой симметрией относительно H. T. о., В. п. является поляризационным, в отличие от ориентац. парамагнетизма, при к-ром магн. поле только выстраивает уже имеющиеся у атомов магн. моменты. Теорию поляризационного парамагнетизма разработал Дж. Ван Флек (J. Van Vleck, 1927). Кван-товомеханич. ф-ла магн. восприимчивости

системы слабовзаимодействующих частиц (атомов, молекул), у к-рых электронные оболочки не обладают сферич. симметрией, включает член (см. Диамагнетизм), учитывающий вклад в

возможных (виртуальных) квантовых переходов между энергетически наинизшим состоянием системы

и её возбуждёнными состояниями

Здесь

- парамагн. восприимчивость 1 моля,

- оператор z-составляющей суммарного орбитального и спинового моментов всех электронов системы. Квадрат модуля

недиагональных матричных элементов оператора

определяет вероятность квантовых переходов в системе, описываемых оператором

(внеш. поле H направлено по оси z). Сумма (1) при

положительна и определяет поляризационный парамагнетизм; он тем больше, чем меньше разность

Пока не происходит теплового возбуждения более высоких уровней энергии, поляризац. парамагн. восприимчивость не зависит от температуры, что отличает её от ориентац. парамагн. восприимчивости, уменьшающейся с ростом температуры. Наиб. ярко В. п. выявляется в соединениях ионов Eu³⁺ и Sm³⁺ . Соединения Eu³⁺ не обладают при низких темп-pax ориентац. парамагнетизмом, т. к. осн. состояние этого иона является синглетным, т.е. полный момент атома в этом состоянии J=O. В. п. в соединениях, содержащих Eu³⁺, особенно велик, т.к. расстояние между нижними уровнями мультиплета мало (

300 см^-1). Благодаря этому при низких темп-pax (ниже 100 К) магн. восприимчивость соединений Eu³⁺ не зависит от температуры и составляет заметную величину (

10 ^-2).

Вещества, содержащие парамагн. ионы с синглетным осн. состоянием, наз. поляризационными или ванфлековскими парамагнетиками. Ванфлековскими парамагнетиками, кроме соединений Eu³⁺ , могут быть и соединения др. редкоземельных ионов с чётным числом электронов в незаполненной оболочке, осн. уровень к-рых расщепляется кристаллич. полем так, что нижний уровень является синглетным, а расстояние до ближайшего уровня невелико и составляет десятки см^-1. К таким ионам с сильным В. п. в первую очередь относятся Pr³⁺, Tm³ ⁺ , Tb³⁺ и Ho³⁺.

Ванфлековские парамагнетики могут быть использованы для получения сверхнизких температур методом ади-абатич. размагничивания ядерной спиновой системы (С. А. Альтшулер, 1966). Индуцированный магн. полем электронный магн. момент создаёт благодаря сверхтонкому взаимодействию эффективное ноле на ядре, к-рое в 10-100 раз больше приложенного магн. поля. Благодаря этому существенно улучшаются эксперим. возможности (стартовые темп-pa и магн. поле, холодопроизводительность) метода. Так, с помощью интерметаллич. соединений типа PrNi₅ удаётся получать температуру 1-3 мК, размагничивая их от нач. температуры 50 мК и нач. поля 2 Тл.

Литература по ванфлековскому парамагнетизму

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.