書記が物理やるだけ#354 常磁性・反磁性の固体

固体の磁気的性質についていくつか見ておく。

問題

説明

磁性体の種類について復習：

原子の磁気モーメントと全角運動量の関係を示す際に，ランデのg因子が用いられる。

以前に，電場をかけることでシュタルク効果が生じることを扱った。一方で，磁場をかけることで生じる分裂はゼーマン効果という：

ゼーマン効果を記述するときに用いるブリルアン関数とランジュバン関数について。

ラーモア反磁性は，外部磁場をかけたときに，電子が原子核のまわりでサイクロトロン運動をする（ラーモア運動）ことで生じる。

一方でパウリ常磁性は，外部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。

解答

ゼーマン分裂の計算では，占有確率から磁化および磁化率を示す。ここで，磁化率が温度に反比例するキュリーの法則が成り立っていることが示せる。

古典力学におけるラーモア反磁性の計算では，遠心力とクーロン力・ローレンツ力の釣り合いから電流変化を求めることで，磁化率が負（反磁性）であることが示せる。

パウリ常磁性では統計力学でやった計算を行う。

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