תמצית המגנטיות
1. מקור מגנטיות החומר
אם המגנט הוא מערבולת אלקטרומגנטית, מגנט, ואינו רואה כל מערבולת אלקטרומגנטית, מדוע יש מגנטי?
התשובה שלנו היא: התכונות המגנטיות של החומר שמקורן בתנועה של אלקטרונים באטום, והתנועה של אלקטרונים מייצרת מערבולת של אתר אלקטרומגנטי. כבר בשנת 1820, המדען הדני אוסטר גילה את ההשפעה המגנטית של זרם חשמלי. לראשונה חשף את הקשר בין מגנטיות לחשמל, ובכך מקשר בין חשמל ומגנטיות. כדי להסביר את תופעת המגנטים הקבועים והמגנטיות, הציע אמפר השערה היסטורית מולקולרית. Ampere מאמין כי קיים זרם טבעת המולקולה של כל חומר, שנקרא הזרם המולקולרי, ואת הזרם המולקולרי שווה מגנט היסודי. כאשר לחומר אין מגנטיות ברמה המקרוסקופית, הכיוונים של זרמים מולקולריים אלה אינם סדירים, וההשפעות המגנטיות הנוצרות על ידי החוץ מבטלות זו את זו, כך שהמטרה כולה אינה מגנטית. תחת פעולה של שדה מגנטי חיצוני, כל שווה ערך מולקולרי הנוכחי המגנט היסודי נוטים להיות בכיוון בכיוון השדה המגנטי חיצוני, גורם אובייקט להציג מגנטיות. יש קשר מהותי בין תופעות מגנטיות לתופעות חשמליות. התכונות המגנטיות של החומר והמבנה של האלקטרונים קשורים זה לזה. אולנבק וגולדסמית הציעו לראשונה את הרעיון של ספין אלקטרונים, שהוא לחשוב על אלקטרונים ככדור טעון. הם חושבים כי בדומה לתנועה של כדור הארץ סביב השמש, אלקטרונים מתרוצצים סביב הגרעין מצד אחד, ויש מסלול מקביל. המומנטום הזוויתי והרגע המגנטי של המסלול, לעומת זאת, מסתובבים סביב הציר שלהם, עם מומנטום ספין ספין ו רגע ספין מגנטי המתאים. הרגע המגנטי שנמדד על ידי שטרן-גלאך מניסוי קרני האטום הכסוף הוא הרגע המגנטי של הספין. (עכשיו אנשים חושבים שזה לא נכון לראות את הספין אלקטרון כמו סיבוב של הכדור סביב הציר שלה.) סיבוב של האלקטרון סביב הגרעין במסלול מעגלי תנועה ספין סביב עצמו יהיה לייצר מערבולת של אלקטרומגנטית אתר ליצירת מגנטיות. רגעים מגנטיים נפוצים משמשים לתיאור מגנטיות. לכן, אלקטרונים יש רגע מגנטי, אשר מורכב הרגע המגנטי מסלולית של האלקטרון ואת רגע ספין מגנטי. בגביש, הרגע המגנטי המסלולי של האלקטרונים מושפע מסריג הבדולח, כיווןו משתנה, ולא ניתן ליצור רגע מגנטי משותף, ואין אפקט מגנטי חיצוני. לפיכך, התכונות המגנטיות של החומר אינן נגרמות על ידי הרגע המגנטי המסלולי של האלקטרונים, אלא בעיקר על ידי הרגע המגנטי של הספין. הערך המשוער של כל רגע ספין אלקטרונים ספין שווה מגנט Bohr אחד. האם היחידה של רגע מגנטי אטומי,. בגלל הגרעין הוא כ 2000 פעמים כבד יותר אלקטרונים, מהירות התנועה שלה הוא רק כמה אלפים של מהירות אלקטרונים, הרגע המגנטי של הגרעין הוא רק כמה אלפים של האלקטרון, שהוא זניח. הרגע המגנטי של אטום מבודד נקבע על ידי מבנה האטום. אם יש פגז אלקטרונים לא מילוי באטום, רגע הספין האלקטרון של הספין אינו מבוטל, ולאטום יש "רגע מגנטי קבוע". לדוגמה, אטום ברזל יש מספר אטומי של 26 ו סך של 26 אלקטרונים. למעט אחד מחמשת האורביטלים, שני אלקטרונים (ספין antiparallel) חייב להיות מלא, ואת שאר ארביטלים ארבעה יש רק אלקטרון אחד, ואת האלקטרונים האלה כיווני הספין מקבילים, לפיה סך אלקטרונים ספין רגע מגנטי הוא 4.