аа) магнитные моменты атомов Магнетон Бора (элементарный магнит) eh 24 МB 9.27 10 А м 2me е – заряд электрона 2 me – масса электрона h – постоянная Планка Квантование по величине: m ( 1) M B mS S M B - орбитальный магнитный момент электрона - спиновый магнитный момент электрона Квантовые числа электрона: - орбитальное; S - спиновое Максимальное число электронов 2 (2l+1) Квантование по направлению орбитали Орбитали μА – магнитный момент атома μА =0 Диамагнетики μА ≠0 Парамагнетики Ферромагнетики æC,10 ,ед.СИ 5 70 >1 ед.СИ 30 10 ~ 2 1 0 -1 -2 ↑↓ 3d ↑↓ 3p ↑↓ ↑↓ ↑↓ 6 3s ↑↓ 2 2p ↑↓ ↑↓ ↑↓ 6 2s ↑↓ 2 1s ↑↓ 2 2 ↑ ↑ ↑ ↑ ~ 10 Направления mS атома 26Fe 1 2 Ферромагнетики 3 4 50 Парамагнетики 4s ~ K Sc V Mn Co Cu Ga As Br Са Ti Сr Fe Ni Zn Ge Se Kr Диамагнетики б Классификация минералов по механизму намагничивания (по æ) Группа минералов Механизм намагничивания Диамагнетики (μА=0) Парамагнетики (μА>0) Ферромагнетики (μА>>0) Индукционный Магнитная восприимчивост ь æ (-0,5…-10)*10-5 Ориентационный (0,5-300)*10-5 Ориентационный + обменное взаимодействие Обменное взаимодействие ► >>10-4 Минералы Кварц, ортоклаз, галенит, барит, сфалерит, апатит, циркон, ковелин, касситерит, флюорит Минералы, не относящиеся к диамагнетикам и ферромагнетикам Магнетит, титаномагнетит, гематит, маггемит, пирротин Признаки и параметры минералов-ферромагнетиков в JS – спонтанная намагниченность θ – температура Кюри Доменная структура Домен 2. ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓ d~0.01-0.05 Js(T)/Js( Т=0) 1 Fe 0.8 0.6 Ni ферромагнетик Спонтанная намагниченность 1. 0.4 0.2 парамагнетик Обменное взаимодействие ►Спонтанная намагниченность 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 Т/q При отсутствии внешнего магнитного поля ферромагнетик в общем случае не намагничен 578 3. Гистерезис кривой намагничивания а б Js 3 Jrs 2 Параметры ферромагнетика H Поворот векторов JS H Смещение границ доменов: необратимое H обратимое Н HS 0 S Земное магнитное поле оси кристалла 1 Hcs H=0 JS – намагниченность насыщения Jrs – изотермическая остаточная намагниченность Hcs – коэрцитивная сила 3_8 Минералы - ферромагнетики Формула , ед. СИ JS, 103А/м НСS, 103А/м , °С Fe3O4 8,8-25 490 0,8-12 578 xFe3O4 (1-x)TiFe203 10-5 -1 80-430 Маггемит Fе2О3 3,8-25 440 0,8-10 675 Гематит Fe2O3 (1,3-13)10-3 1,5-2,5 550-640 675 Пирротин Fe1-xS 0,13-1,3 17-70 1,2-8,8 300—325 Минерал Магнетит Титаномагнетит (-100) 578 Наиболее распространенный и сильный ферромагнетик Редкие ферромагнетики Якобсит MnFe2O4 Треволит NiFe2O4 Магнезиоферрит MgFe2O4 θ oC 300 581 310 Слабые ферромагнетики Гетит FeOOH Гидрогематит άFe2O3.H2O Сидерит FeCO3 Вопрос 3.1 ? Измеряли намагниченность сульфидной руды при нагревании. При температуре 300 оС намагниченность резко уменьшилась. Какой ферромагнетик присутствует в руде? 1. Спонтанная намагниченность 2. Доменная структура 3. Гистерезис кривой намагничивания (необратимые явления) Ангаро-Илимский район 1. Температура Кюри 2. Намагниченность насыщения (спонтанная намагниченность) 3. Коэрцитивная сила DT, нТл -250 1. 2. 3. 4. 5. Магнетит Титаномагнетит Маггемит Гематит Пирротин -500 -750 1 магнитные 2 3 4 аномалии 5 6 Отрицательные над магнетитовыми рудами