نگاه اجمالی

پذیرفتاری مغناطیسی ، T ، خاصیت بنیادی در مواد است که اندازه گیری آن متضمن اطلاعات زیادی از ساختار الکترونی و وجود حالتهای مغناطیسی منظم در ماده است. اگر M مغناطش و H میدان مغناطیسی اعمال شده به ماده باشد، پذیرفتاری مغناطیسی از رابطه زیر بدست می‌آید:




مثبت یا منفی بودن مقادیر X ، به ترتیب به نشان دهنده خاصیتهای پارامغناطیسی و دیامغناطیسی است، چون بطور کلی M تابعی خطی از H نیست. گاهی پذیرفتاری را به صورت دیفرانسیلی dM/dH نیز تعریف می‌کنند.

پذیرفتاری پارامغناطیسی

پذیرفتاری مواد پارامغناطیس با هم خط شدن گشتاورهای دو قطبی مغناطیسی دایم ، μ ، براثر میدان مغناطیسی مشخص می‌شود. بنابه نظریه‌های کلاسیک می‌توان نوشت:





که در آن N تعداد گشتاورها در واحد حجم، K_B ثابت بولتزمن ، T دمای مطلق و (μH/K_BT) تابع لانژون است. تابع (L(x به صورت (Coth(x - 1/x تعریف می‌شود، به ازای مقادیر بزرگ μH/K_BT داریم L→1 که یعنی هم خط شدن هم گشتاورها با میدان مغناطیسی است. به ازای مقادیر کوچک μH/K_BT ، داریم:



در نتیجه برای میدانهای مغناطیسی ضعیف رابطه زیر بدست می‌آید:





که در آن C ثابت کوری است و معادله (4) را قانون کوری می‌نامند. بنابراین سختی پذیرفتاری اندازه گیری شده ، که با عکس T متناسب است، نشان دهنده وجود گشتاورهای دایمی است که مقدار آنها با استفاده از داده‌های تجربی قابل برآورد است.

پذرفتاری مغناطیسی در فلزات

در فلزات اغلب دیده می‌شود که پذیرفتاری مستقل از دما است. دلیل آن این است که در معادله (4) تعداد موثر الکترونهایی که می‌توانند با میدان مغناطیسی هم خط شوند به نسبت K_BT/E_f کاهش می‌یابد. یعنی:



که در آن E_f انرژی فری است. بنابراین داریم X = Nμ²/3E_f. این اثر کیفی از اصل طرد پاولی ناشی می‌شود، که تعداد الکترونها را در هر خاصیت پارامغناطیسی فلزها را که مستقل از دما است، پارامغناطیس پاولی می‌نامند.

پذیرفتاری فرومغناطیسی

تمام مواد فرومغناطیسی در دماهای بالاتر از دمای منظم شدن ، یا دمای کوری ، T ، پارامغناطیس‌اند. گشتاورها در دمای پایینتر از T_c طوری ردیف می‌شوند که گویی با میدان درونی روبرو هستند. در نظریه ساده میدان مولکولی وایس فرض می‌شود که میدان درونی کل به صورت H → H + λμ است، که در آن λ ثابت میدان مولکولی یا ثابت تبادل نامیده می‌شود، بنابراین درست در بالاتر از دمای T_c ، معادله (3) به معادله زیر تبدیل می‌شود:



و نتیجه می‌گیریم که X = M/H = C/T - Ө_p. که در آن Ө_p = Cλ است. این معادله که قانون کوری - رایش نامیده می‌شود، نشان می‌دهد که وقتی T → Ө_p پذیرفتاری به سمت بی‌نهایت میل می‌کند. یعنی در غیاب میدان مغناطیسی با M یعنی روبرو می‌شود، در مواد پارامغناطیس در دمای پایینتر از دمای منظم شدن یا دمای نی ئل، T_N ، دو شبکه با دو شبکه با گشتاورهای مخالف یکدیگر وجود دارند. که در نبود میدان همدیگر را خنثی می کنند در این مواد در دماهای بالاتر از T_N پذیرفتاری از رابطه زیر بدست می آید:



در هر دو حالت فرومغناطیسی و پادفرومغناطیسی - پارامترهای دمایی Ө_p با حاصل جمع برهمکنشهای تبادلی میان گشتاورهای مغناطیسی مجاور متناسب است. این برهمکنشهای تبادلی ، از اثرات کوانتمی سرچشمه می‌گیرند، که سبب هم خط شدن گشتاورها به صورت موازی (یا پاد موازی) در حالت فرومغناطیسی (یا پاد فرومغناطیسی) می‌شوند.

اندازه گیری پذیرفتاری مغناطیسی

در روش اندازه گیری فاراده ، از نیرویی که در میدان ناهمگن بر جسمی مغناطیده وارد می‌شود استفاده می‌کنند. در این روش ، نمونه ماده را در حالی که در میدان آهنربایی الکتریکی قرار دارد به سیمی متصل به ترازوی الکتریکی می‌آویزند. شکل قطبهای آهنربا به گونه‌ای است که میدان مغناطیسی عمدتا در راستای محور قائم (z) تغییر می کند. بین نیرویی که بر نمونه با گشتاور دو قطبی مغناطیسی μ وارد می‌شود برابر است با:



در این صورت مولفه z نیرو عبارت است از:




پس از مشخص عبارت درون کروشه در معادله اخیر با نمونه‌ای معلوم ، می‌توان پذیرفتاری مغناطیسی را اندازه گیری کرد. *روشهای متداول دیگر برای اندازه گیری مغناطیسها و پذیرفتاریها شامل استفاده از مغناطیس سنج با نمونه‌های حرکتش ، مغناطیس سنج با وسیله‌ تداخل کوانتومی ابر رسانا (اسکوئید) و مغناطیس سنج با نیروی شیب متناوب هستند.

مباحث مرتبط با عنوان

• اصل طرد پاولی
• مغناطیس سنج
• مغناطش
• مغناطیس
• مواد پارامغناطیس
• مواد دیامغناطیس
• مواد فرو مغناطیس
• مواد مغناطیسی
• میدان مغناطیسی