Przykład
lewitacji
związanej ze zjawiskiem diamagnetyzmu
Diamagnetyzm – zjawisko polegające na
indukcji
w ciele znajdującym się w zewnętrznym
polu magnetycznym
pola przeciwnego, osłabiającego działanie zewnętrznego pola. Zjawisko odwrotne do diamagnetyzmu to
paramagnetyzm
. Należy jednak zaznaczyć, że
paramagnetyzm
jest zjawiskiem "odwrotnym" tylko w sensie makroskopowej obserwacji zachowania się substancji w polu magnetycznym (diamagnetyk jest wypychany z pola magn., a paramagnetyk – wciągany). Stoją za tymi zachowaniami jednak całkowicie inne zjawiska fizyczne: o diamagnetyku czytaj niżej, a w paramagnetyku porządkują się momenty magnetyczne elektronów.
Przyczyną diamagnetyzmu jest fakt, że zewnętrzne pole magnetyczne zmienia tor elektronów na orbitach (jakby indukuje w układzie
prąd elektryczny
), który powoduje powstanie pola magnetycznego skierowanego przeciwnie do pola zewnętrznego.
Diamagnetyzm występuje we wszystkich substancjach, ale zwykle jest maskowany przez silniejszy paramagnetyzm. Wyjątkiem są przeważnie
związki chemiczne
posiadające
wiązania
wielokrotne lub
układ aromatyczny
.
Diamagnetyki samorzutnie nie wykazują właściwości magnetycznych - nie są przyciągane przez
magnes
. Umieszczenie diamagnetyka w zewnętrznym polu magnetycznym powoduje powstanie w tym materiale pola magnetycznego skierowanego przeciwnie. Dla tych ciał względna
przenikalność magnetyczna
μ ośrodka jest nieco mniejsza od jedności (diamagnetyki nieznacznie osłabiają pole magnetyczne). Do diamagnetyków zalicza się:
gazy szlachetne
, prawie wszystkie
metale
i
metaloidy
nie wykazujące własności para- lub ferromagnetycznych (np:
bizmut
,
krzem
,
cynk
,
magnez
,
złoto
,
miedź
) a także
fosfor
,
grafit
,
woda
oraz wiele związków chemicznych. Diamagnetyczne są też
DNA
i wiele
białek
.
Zjawisko diamagnetyzmu zostało po raz pierwszy opisane przez holenderskiego lekarza i przyrodnika S.J. Burgmansa w
1778
roku. Nazwę "diamagnetyzm" stworzył jednak i rozpowszechnił
Michael Faraday
w
1846
r.
Podatność magnetyczna niektórych materiałów
Materiał | |
---|
Woda | −8,8×10−6 |
Złoto | −34×10−6 |
Bizmut | −170×10−6 |
Grafit | −160×10−6 |
Grafit krystaliczny prostopadle do płaszczyzny kryształów | −450×10−6 |
Grafit krystaliczny równolegle do płaszczyzny kryształów | −85×10−6 |
Nadprzewodniki
można traktować jako doskonałe diamagnetyki ( = −1), ponieważ wypierają linie pola magnetycznego (
efekt Meissnera
).
Zobacz też
Bibliografia
- Simon, M.D., Heflinger, L.O., Geim, A.K.: Diamagnetically stabilized magnet levitation. American Journal of Physics 69(6), str. 702—713.