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5.反磁性の原因
反磁性の起源は、古典的には、次のようになる。物質に磁場を与えると、物質中の電子などは磁場からローレンツ力を受けて円運動をし(電磁誘導)、一種の電流が流れる。この電流はレンツの法則に従い、外部磁場とは逆向きで外部磁場の強さに比例する磁場を生み出す。(より厳密に古典的な計算を行うと、反磁性的な性質は打ち消しあって無くなる(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)。量子論的な取り扱いをした場合にのみ反磁性の効果が生じるのである。)
よって、すべての物質は電子を持つのでその磁性には多かれ少なかれ反磁性の寄与がある。しかし、この反磁性の大きさは極めて小さい。ほとんどのものは磁化率にして10-5程度のオーダーしかない。そのため、常磁性や強磁性などをもたらすような要素、すなわち不対電子によるスピンが存在する場合にはその影に隠れてほとんど見えなくなる。不対電子が存在しない物質は、弱い反磁性体となるが、その弱さのため非磁性と誤解されることも多い。
この円運動の挙動はジョゼフ・ラーモアによって研究され、さらにポール・ランジュバンによって定式化されたので、これをラーモア反磁性、もしくはランジュバンの反磁性という。
なお、金属中の自由電子については量子論的な取り扱いによる定式化がレフ・ランダウによってなされている。そのため、金属の電子による反磁性は、ランダウ反磁性とよばれている。
付け加えると、すべての導体は磁場中を動くときと、外部磁場を変化させたときに実質的に反磁性を示す。電子にローレンツ力が働き、電子が円運動をして誘導電流が生じるためである。この誘導電流は、外部磁場の変化とは反対向きの誘導磁場を生じさせ、導体の運動や外部磁場の変化に抵抗する。
(出典:Wikipedia)
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