Mikro oqim

Микро оқим–атомлар ва молекулаларда ҳаракатланадиган энг кичик зарядланган зарралар (биринчи навбатда электронлар) деб аталади.

Микро оқимларнинг пайдо бўлишининг табиати модданинг зарраларида айланиб юрадиган сўнмайдиган ҳалқа оқимлари билан боғлиқ. Ампер бундай оқимларни микро оқимлар деб атади, чунки бу оқимлар модданинг (ёки унинг бир қисмининг) магнит моментини яратишда иштирок этади, аммо макро оқимларга ҳисса қўшмайди (ўтказувчанлик оқимлари, яъни ташқи электр майдонлари таъсирида модданинг микропартикулларининг йўналтирилган ҳаракатлари).

Бир электронли атом моделини кўриб чиқинг (расм. 7.1). Бундай атом унинг атрофида айланадиган электроннинг думалоқ орбитасининг марказида жойлашган массив мусбат зарядланган заррача (ядро) сифатида ифодаланиши мумкин.

Орбитада айланадиган манфий зарядланган электрон орбитал оқим ҳосил қилади. Орбитал оқим йўналиши электроннинг айланиш йўналишига қарама-қарши. Агар электроннинг орбитада айланиш тезлиги тенг бўлса, у ҳолда орбитал оқимнинг кучиниунинг ўтиш вақтида орбитада ўтадиган заряд миқдорини бўлиш орқали топиш мумкин:

Электроннинг орбитал оқими Суперўтказувчилар бурилишда мавжуд бўлган оқимга ўхшайди ва шунинг учун электроннинг орбитада айланиши атомнинг орбитал магнит моментини ҳосил қилади, уни (5.16) га биноан топиш мумкин.:

Магнит моментнинг йўналиши гимлет қоидаси билан белгиланади ва сек. 7.1.

Биз атомни индуксия билан бир ҳил магнит майдонга жойлаштирамиз Б₀, унинг индуксия чизиқлари электрон орбитаси текислигига перпендикуляр (расм.7.2). Бу шуни англатадики, магнит индуксия модули нолдан юқорига кўтарилади Б₀ ва шунинг учун электрон орбитанинг майдони орқали магнит оқим ўзгаради. Шундай қилиб, электромагнит индуксия қонунига кўра, атомнинг майдонга киритилиши гирдобли электр майдонининг пайдо бўлишига олиб келади, унинг куч чизиқлари электрон орбитаси бўйлаб ўз-ўзидан ёпилади. Куч чизиқларининг йўналиши Ленз қоидаси билан белгиланади: вортекс майдони орбитанинг майдони орқали магнит оқимининг кўпайишига тўсқинлик қиладиган оқимни келтириб чиқариши керак.

Вужудга келган гирдобли электр майдонининг кучини электромагнит индуксия қонунидан топиш мумкин (6.7):

Вортекс майдонидан электронга куч таъсир қилади . Нютоннинг иккинчи қонунини қуйидагича ёзамиз

биз уни алмаштирамиз (7.3)

кейинг ҳолат 

Олинган ифода электрон тезлигининг 0 дан 0 гача ва магнит индüксиёнун ўзгаришини ҳисобга олган ҳолда бирлаштирилади

кейин

Шундай қилиб, электроннинг тезлиги ўзгаради (пасаяди, чунки гирдоб майдони орбиталга қарама-қарши оқимни келтириб чиқаради) ва шунинг учун электроннинг айланиш тезлиги ҳам ўзгаради:

(7.1) га мувофиқ, электроннинг ҳаракат тезлигининг ўзгариши мос келади орбитал оқим кучининг ўзгариши:

Шунга кўра, орбитал магнит момент ҳам ўзгаради:

Шаклда 7.2 атомнинг янги орбитал магнит моменти аввалгидан кичикроқ модулга эга эканлиги кўрсатилган. Атомни магнит майдонга киритиш магнит моментни шундай яратилишига олиб келиши муҳимдир. Бу натижа электроннинг орбитадаги ҳаракат йўналишига боғлиқ эмас.

Шунга ўхшаш натижани бошқа йўл билан олиш мумкин. Магнит майдон бўлмаса, электроннинг орбитадаги ҳаракати унга ядрога Cоуломб тортишиш таъсири билан таъминланади:

 

Ф_М атомни магнит майдонгажойлаштирганда, майдон томондан куч электронга таъсир қилади. Шаклда 7.3 ушбу таъсир унинг орбитада ҳаракатланишига тўсқинлик қилиши кўрсатилган. Дарҳақиқат, электрон учун Нютоннинг иккинчи қонуни бу ҳолда қуйидагича ёзилади:

Тенгламанинг ечими электроннинг тезлиги қийматини қонундан (7.6) камроқ беради. Атомнинг магнит моменти кичраяди:. Индукцияланган магнит моментмайдон индуксиясига қарши қаратилган:.

Агар биз электроннинг бошқа йўналишдаги ҳаракатини кўриб чиқсак, у ҳолда магнит майдонга таъсир қилиш электроннинг тезлигини оширади (расм. 7.4). Дарҳақиқат, Нютоннинг иккинчи қонуни энди шундай кўринишга эга:

ва шунинг учун электроннинг тезлиги ошади. Шунга кўра, орбитал магнит момент ҳам ортади:. Бироқ, бу ҳолда ҳам индукция қилинган магнит моментмайдон индуксиясига қарши қаратилган:.

Ва ниҳоят, магнит майдонидаги электрон орбитанинг хатти-ҳаракатларининг энг кенг тарқалган ҳолатини кўриб чиқиш керак (расм. 7.5). Агар магнит индüксиён чизиқлари орбитанинг текислигига перпендикуляр бўлмаса, у ҳолда айланиш моменти (5.34) электрон орбитага (оқим билан бурилиш) таъсир қилади. Магнит майдон таъсири остида, айланиш динамикасининг асосий тенгламасига(электрон импулсининг моменти) мувофиқ, электрон орбитаси шундай ҳаракат қила бошлайди, шунда векториндуксия вектори атрофидаги конусни тасвирлайди. Бошқача қилиб айтганда, электрон орбитасининг прекессияси пайдо бўлади. Орбитанинг ўқи индüксиён чизиқлари атрофида конус шаклида ҳаракат қилади ва электрон орбитасининг текислиги вақти-вақти билан космосдаги ўрнини ўзгартиради. Прекессия частотаси, америкалик физик Ж. Лармор 1895 йилда (7.4 га қаранг). Расмий равишда, пресессияни шундай таърифлаш мумкинки, электрон вектор атрофидарадиус айланаси бўйлаб қўшимча ҳаракатга эгабўлади, яъни индуксион орбитал оқим пайдо бўлади. Ушбу оқим атомнинг магнит моментига қўшимча қилади:

Биз шунга ўхшаш натижага эришдик (7.5). Биз хулосаларни умумлаштирамиз.

Магнит майдонга бирон бир модда киритилганда, ҳар бир электрон орбитаси, электроннинг ҳаракат йўналишидан қатъи назар, ташқи майдон индуксиясига қарши йўналтирилган индукцияланган магнит моментга эга бўлади. Магнит ҳодисалар физикасидаги бу жараён диамагнит эффект деб аталади.

Шундай қилиб, диамагнетизм – бу магнит майдоннинг атомлардаги электронларга таъсири туфайли барча моддаларга хос хусусият. Магнит майдоннинг атомдаги электрон орбитасига таъсирининг ягона натижаси-бу магнит майдоннинг индуксия чизиқларига параллел равишда атом орқали ўтадиган ўқ атрофида орбитанинг ва атомнинг магнит моментининг прекессияси (Лармор теоремаси). Бошқача қилиб айтганда, атом магнит майдонга киритилганда, ўзгарувчан ташқи магнит майдон электромагнит индуксия ҳодисасини келтириб чиқаради. Бу бутун электрон қобиқ ташқи магнит майдоннинг ўзгаришига тўсқинлик қиладиган магнит майдон индукция қилинган йўналишда айланиш ҳаракатига келиши билан ифодаланади.

Ва агар биз атомда ядро атрофида айланмайдиган электронни кўриб чиқсак, яъни. бепул? Шаклда 7.6. магнит майдон томонидан эркин ҳаракатланувчи электронга таъсир қилиш кўрсатилган (куч) унинг магнит индуксия чизиқлари атрофида айланишига олиб келади, бу майдоннинг магнит индуксияситашқи томонга қарама-қарши йўналтирилган ҳалқа оқимини яратишга тенгдир. Шундай қилиб, моддада эркин электронларнинг мавжудлиги ташқи майдонни камайтиради.

Магнит майдонидаги атомнинг кейинги ҳаракати йўналишга боғлиқ . Агар, кейин атом кучлироқ майдондан чиқарилади (5.4-бандга қаранг) ва модда диамагнетларга <и>тегишли</и>. Агар, кейин атом кучлироқ майдон майдонига тортилади ва модда <и>парамагнетларга</и> ёки <и>ферромагнетларга</и> тегишли.