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ラーモア反磁性

索引 ラーモア反磁性

ラーモア反磁性( - はんじせい、Larmor diamagnetism)とは反磁性のひとつであり、古典的には原子に磁場をかけたときに、電子がレンツの法則に従い原子核のまわりでラーモア運動とよばれるサイクロトロン運動をする(より正確には、元の軌道半径は変わらずに角周波数が増える)ことによって生じる反磁性である。1905年にポール・ランジュバンによって理論的に求められた。このような電子の運動はジョセフ・ラーモアにより研究されたため、ラーモア反磁性とよばれる。また、理論により求めたランジュバンより、ランジュバンの反磁性と呼ばれることもある。 ラーモア反磁性の大きさは、温度に依存しない。また、原子番号Zが大きい元素では反磁性が大きくなる。更に、電子の軌道半径に依存するため、かつては磁化率の値から原子の大きさを求めるために利用されていた。 貴ガス原子やイオン芯 などでは、電子軌道が閉殻となっており、その結果反磁性を示す。これは閉殻電子では軌道角運動量の和Lやスピン角運動量の和Sがゼロとなっており、よってラーモア反磁性よりも強いスピンや軌道角運動量による磁気モーメントが消え、ラーモア反磁性の効果が残るためである。この反磁性は特に閉殻の反磁性、イオン芯の反磁性、コアの反磁性などとよばれることがある。 古典論で厳密な計算をすると、ラーモア反磁性はランジュバンの常磁性項と打ち消しあって消える。また、古典論では磁性を説明することができず(ボーア=ファン・リューエンの定理)、量子論が必要不可欠である。.

17 関係: 反磁性常磁性強磁性ハミルトニアンポール・ランジュバンランデのg因子ランダウ反磁性レンツの法則ボーア磁子ボーア=ファン・リューエンの定理パウリ常磁性ベクトルポテンシャルイオン芯ジョゼフ・ラーモア第18族元素電気素量1905年

反磁性

反磁性(はんじせい、diamagnetism)とは、磁場をかけたとき、物質が磁場の逆向きに磁化され(=負の磁化率)、磁場とその勾配の積に比例する力が、磁石に反発する方向に生ずる磁性のことである 。 反磁性体は自発磁化をもたず、磁場をかけた場合にのみ反磁性の性質が表れる。反磁性は、1778年にセバールド・ユスティヌス・ブルグマンス によって発見され、その後、1845年にファラデーがその性質を「反磁性」と名づけた。 原子中の対になった電子(内殻電子を含む)が必ず弱い反磁性を生み出すため、実はあらゆる物質が反磁性を持っている。しかし、反磁性は非常に弱いため、強磁性や常磁性といったスピンによる磁性を持つ物質では隠れて目立たない。つまり、差し引いた結果の磁性として反磁性があらわれている物質のことを反磁性体と呼ぶに過ぎない。 このように、ほとんどの物質において反磁性は非常に弱いが、超伝導体は例外的に強い反磁性を持つ(後述)。なお、標準状態において最も強い反磁性をもつ物質はビスマスである。 なお、反強磁性(antiferromagnetism)は反磁性とは全く違う現象である。.

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常磁性

常磁性(じょうじせい、英語:paramagnetism)とは、外部磁場が無いときには磁化を持たず、磁場を印加するとその方向に弱く磁化する磁性を指す。熱ゆらぎによるスピンの乱れが強く、自発的な配向が無い状態である。 常磁性の物質の磁化率(帯磁率)χは温度Tに反比例する。これをキュリーの法則と呼ぶ。 比例定数Cはキュリー定数と呼ばれる。.

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強磁性

強磁性 (きょうじせい、ferromagnetism) とは、隣り合うスピンが同一の方向を向いて整列し、全体として大きな磁気モーメントを持つ物質の磁性を指す。そのため、物質は外部磁場が無くても自発磁化を持つことが出来る。 室温で強磁性を示す単体の物質は少なく、鉄、コバルト、ニッケル、ガドリニウム(18℃以下)である。 単に強磁性と言うとフェリ磁性を含めることもあるが、日本語ではフェリ磁性を含まない狭義の強磁性をフェロ磁性と呼んで区別することがある。なおフェロ (ferro) は鉄を意味する。.

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ハミルトニアン

ハミルトニアン(Hamiltonian)あるいはハミルトン関数、特性関数(とくせいかんすう)は、物理学におけるエネルギーに対応する物理量である。各物理系の持つ多くの性質は、ハミルトニアンによって特徴づけられる。名称はイギリスの物理学者ウィリアム・ローワン・ハミルトンに因む。 ここでは、古典力学(解析力学)と量子力学の2つの体系に分けて説明するが、量子力学が古典力学から発展した経緯から、両者は密接に関連する。ハミルトニアンはそれぞれの体系に応じて関数または演算子もしくは行列の形式をとる。例えば、古典力学においてはハミルトニアンは正準変数の関数であり、量子力学では正準変数を量子化した演算子(もしくは行列)の形をとる。.

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ポール・ランジュバン

ポール・ランジュヴァン (Paul Langevin、1872年1月23日 – 1946年12月19日)は、フランスの物理学者。.

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ランデのg因子

ランデのg因子(ランデのジーいんし、Landé g-factor)は物理学において、特に用いられることの多いg因子の一種であり、電子のスピン角運動量、軌道角運動量に対するg因子である。1921年にアルフレット・ランデがゼーマン効果についての論文で導入した因子であることより名づけられた。 原子物理学においては、弱い磁場にある原子のエネルギー準位の式の中に表れる比例定数である。原子軌道中の電子の量子状態は通常、エネルギーが縮退している。これは全ての量子状態が同じ角運動量を有し、縮退しているためである。原子が弱い磁場にある場合、縮退はもちあがる。 因子は(系の内部磁場と比べて)弱い一様な磁場中にある原子のエネルギーを一次の摂動論で計算する際に表れる。ランデのg因子は正確には以下のように書くことができる。 電子軌道のg因子はg_L.

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ランダウ反磁性

ランダウ反磁性(-はんじせい、Landau diamagnetism)とは反磁性のひとつであり、金属中の自由電子による反磁性である。1930年にレフ・ランダウによって量子論的な理論により求められた。古典論ではランダウ反磁性は生じず(ボーア=ファン・リューエンの定理: 古典論ではいかなる反磁性・強磁性も説明できない)、ランダウ反磁性を説明するには量子論が必要である。 フェルミ縮退している自由電子の磁化率は以下と表される。 ここで.

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レンツの法則

レンツの法則 (Lenz's law) とは、19世紀のロシアの物理学者、ハインリヒ・レンツ (Lenz)によって発見された電磁誘導に関する法則。 何らかの原因によって誘導電流が発生する場合、電流の流れる方向は誘導電流の原因を妨げる方向と一致するというもの。例えばコイルに軸方向から棒磁石を近づけると誘導電流が流れる。コイルに電流が流れると磁場が生じるが、この磁場はレンツの法則が示唆する向き、すなわち棒磁石の接近を妨げる向きとなる。 E ,コイルを境界とする面を貫く磁束を\Phi, コイルの巻き数をNとすれば, --> E.

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ボーア磁子

ボーア磁子(ボーアじし、)とは、原子物理学において、電子の磁気モーメントの単位となる物理定数である。1913年にルーマニアの物理学者が発見し、その2年後にデンマークのニールス・ボーアによって再発見された。そのためボーア=プロコピウ磁子と呼ばれることもある。通常は記号 で表される。.

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ボーア=ファン・リューエンの定理

ボーア=ファン・リューエンの定理(―のていり、Bohr-van Leeuwen theorem)は固体物理学の定理であり、古典力学を適用すると熱平衡にある物質の磁化は0であるという定理である。これは古典力学では電子の集団の自由エネルギーは磁場に依存しないことから導かれる。これにより磁性は量子力学的効果だけによるものであり、よって古典物理学では反磁性、常磁性、強磁性などを説明できないということを意味する。ヴァン・ヴレックはボーア=ファン・リューエンの定理を簡潔に「いかなる有限の温度、有限の電場・磁場の下でも、熱平衡にある電子集団の磁化は結局はないに等しい。」と述べた。.

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パウリ常磁性

パウリ常磁性(パウリじょうじせい、Pauli paramagnetism)とは自由電子系における常磁性の一種で、キュリー常磁性に比べ磁化率は小さく、温度変化も少ない。磁場をかけることで、磁場に平行なスピンを持つ電子の数が反平行なものより増加することで発生する。パウリ常磁性の磁化率の大きさは4\pi\times10^程度である。 電子間相互作用がないと考えた場合の絶対零度での磁化率は ここに \mu_ はボーア磁子、および\rho(\epsilon_) はフェルミエネルギーにおける電子の状態密度。 金属中の自由電子はフェルミ縮退を起こしている。そのため古典統計力学で考えた場合と異なり、磁場をかけた場合に電子がそのスピン状態を変えようとしても、変わる先の状態がすでに占有されているのでスピン状態が変わることができない(パウリの原理)。よって磁性に影響するのはフェルミ面付近の電子だけになってしまい、磁化率は古典粒子として考えた場合よりもずっと小さい値になる。また同様の原理により、フェルミ縮退している物質では、フェルミ縮退をしなくなる温度であるフェルミ温度程度までは温度によらない磁化率を示す。 Category:磁気 Category:固体物理学.

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ベクトルポテンシャル

数学のうちベクトル解析において、3次元ベクトル場A が、3次元ベクトル場v のベクトルポテンシャル(vector potential)であると は、 であることを意味する。3次元以外のベクトル場については、微分形式を用いた拡張(例えば、ポアンカレの補題)が考えられる。.

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イオン芯

イオン芯(イオンしん)とは、原子のうち原子核および閉殻となっている内殻電子のこと。つまり通常、イオン芯+価電子=原子となる。内殻電子と価電子の切り分けは場合により通常のものと異なることがある。.

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ジョゼフ・ラーモア

ョゼフ・ラーモア(Joseph Larmor, 1857年7月11日 - 1942年5月19日)は、アイルランド出身の物理学者、数学者。 ベルファストのクィーンズ・カレッジとケンブリッジ大学で学び、1880年から1885年までクィーンズ・カレッジで教え、その後ケンブリッジの講師になる。1903年にストークスの後を継いでケンブリッジ大学数学教授(ルーカス講座主任教授)になる。 1892年王立協会フェロー選出。1900年の著書『エーテルと物質』が有名。新しい物理学の誕生する前の世代の物理学者としてとらえられることが多い。磁場中の電子の歳差運動(Larmor Precession)などに名を残している。 1911年から1922年まで選出の庶民院議員を務めた。.

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第18族元素

18族元素(だいじゅうはちぞくげんそ)とは、長周期表における第18族に属する元素、すなわち、ヘリウム・ネオン・アルゴン・クリプトン・キセノン・ラドン・オガネソンをいう。なお、これらのうちで安定核種を持つのは、第1周期元素のヘリウムから第5周期元素のキセノンまでである。貴ガス (noble gas) のほか希ガス・稀ガス(rare gas)と呼ばれる。.

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電気素量

電気素量 (でんきそりょう、elementary charge)は、電気量の単位となる物理定数である。陽子あるいは陽電子1個の電荷に等しく、電子の電荷の符号を変えた量に等しい。素電荷(そでんか)、電荷素量とも呼ばれる。一般に記号 で表される。 原子核物理学や化学では粒子の電荷を表すために用いられる。現在ではクォークの発見により、素電荷の1/3を単位とする粒子も存在するが、クォークの閉じ込めにより単独で取り出すことはできず、素電荷が電気量の最小単位である。 素粒子物理学では、電磁相互作用のゲージ結合定数であり、相互作用の大きさを表す指標である。 SIにおける電気素量の値は である2014年CODATA推奨値。SIとは異なる構成のガウス単位系(単位: esu)での値は であるParticle Data Group。.

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1905年

記載なし。

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