חוק קירי – הבדלי גרסאות

תוכן שנמחק תוכן שנוסף
Adiel lo (שיחה | תרומות)
אין תקציר עריכה
Adiel lo (שיחה | תרומות)
החלפת B בH
שורה 2:
 
<div style="text-align: center;">
<math>\mathbf{M} = C \cdot \frac{\mathbf{BH}}{T}</math>
</div>
 
כאשר:
* M היא ה[[מגנטיזציה]] שנוצרת כתוצאה מהפעלת השדה המגנטי
* BH הוא השדה המגנטי
* T היא הטמפרטורה (המוחלטת)
* C הוא [[קבוע קירי]] שייחודי לכל חומר
שורה 15:
"[[סוספטיביליות מגנטית]] של חומר פאראמגנטי נמצאת ביחס הפוך לטמפרטורה",
 
כלומר <math> \chi \propto \frac{1}{T} </math>, כאשר <math> \chi = \frac{\partial M}{\partial BH}</math> היא הסוספטיביליות המגנטית.
 
חוק זה נתגלה באופן [[ניסוי|ניסיוני]] (על ידי התאמת התוצאות למודל שנוחש בהצלחה) על ידי [[פייר קירי]].
שורה 26:
 
<div style="text-align: center;">
<math>E=-\vec{\mu}\cdot\vec{BH}</math>
</div>
===עבור ספין חצי ===
במקרה פשוט של מומנט מגנטי בעל שני מצבים אפשריים ([[ספין]] 1/2) המומנט המגנטי יכול בכיוון השדה המגנטי או בכיוון המנוגד לשדה בלבד. האנרגיות של מצבים אלו הינם
E<sub>0</sub>=-μBμH
ו
E<sub>1</sub>=μBμH
 
[[פונקציית החלוקה (פיזיקה)|פונקציית החלוקה]] של החלקיק במקרה זה תהיה:
 
<div style="text-align: center;">
<math>Z = \sum_{n=0,1} e^{- \beta E_n} = e^{ \beta\mu BH} + e^{-\beta\mu BH} = 2 \cosh\left( \beta\mu BH\right)</math>
</div>
 
שורה 43:
<div style="text-align: center;">
<math>\left\langle\mu\right\rangle = \mu P\left(+\mu\right) - \mu P\left(-\mu\right)
= {1 \over Z} \left( \mu e^{ \beta\mu BH} - \mu e^{ - \beta\mu BH} \right), </math>
</div>
או על ידי [[נגזרת|גזירה]] של פונקציית החלוקה:
שורה 50:
</div>
התוצאה המתקבלת בכל אחת מדרכים אלו היא <math>\left\langle\mu\right\rangle = \mu \tanh\left(\beta\mu BH\right)</math>
 
זו המגנטיזציה של ספין יחיד. כדי לקבל את המגנטיזציה של כל החומר יש להכפיל במספר החלקיקים <math> N </math>. באופן זה מקבלים:
 
<div style="text-align: center;">
<math>M = N\left\langle\mu\right\rangle = N \mu \tanh\left({\mu BH\over k_B T}\right)</math>
</div>
 
חוק קירי מתקבל מכאן בגבול של שדה מגנטי חלש וטמפטרטורה גבוהה, כלומר במקרה בו מתקיים <math> \frac{\mu BH}{k_B T} \ll 1 </math>. בגבול זה ניתן לקרב את ה-tanh לסדר ראשון ולקבל:
 
<div style="text-align: center;">
<math>\mathbf{M}={N\mu^2\over k_B}{\mathbf{BH}\over T}</math>
</div>
שורה 73:
</div>
 
כאשר g הוא [[מקדם לנדה]], <math> \mu_B </math> הוא [[מגנטון בוהר]], <math>\ x = \frac{g \mu_B JBJH}{k_B T}</math>
ו-<math>\ B_J(x) </math> היא פונקציית ברילואן המוגדרת על ידי:
<div style="text-align: center;">
שורה 82:
גם כאן בגבול של טמפרטורות גבוהה ושדה חלש ניתן לקרב ולקבל:
<div style="text-align: center;">
<math>\ M = \frac{NJ(J+1)g^2\mu_B^2 BH}{3k_B T}</math>
</div>
ושוב קיבלנו את חוק קירי (עם קבוע שונה במקצת).
שורה 90:
 
<div style="text-align: center;">
<math>E = - \mu BH\cos\phi, </math>
</div>
 
שורה 96:
 
<div style="text-align: center;">
<math>Z = \int_0^{2\theta} d\theta \int_0^{\pi}d\phi \sin\phi \exp( \mu BH\beta \cos\phi).</math>
</div>
שורה 102:
 
<div style="text-align: center;">
<math>Z = 2\pi \int_{-1}^ 1 d y \exp( \mu BH\beta y) =
2\pi{\exp( \mu BH\beta )-\exp(-\mu BH\beta ) \over \mu BH\beta }=
{4\pi\sinh( \mu BH\beta ) \over \mu BH\beta .}
</math>
</div>
שורה 111:
 
<div style="text-align: center;">
<math>\left\langle\mu_z \right\rangle = {1 \over Z} \int_0^{2\theta} d\theta \int_0^{\pi}d\phi \sin\theta \mu\cos\phi \exp( \mu BH\beta \cos\phi).</math>
</div>
שורה 117:
 
<div style="text-align: center;">
<math>\left\langle\mu_z\right\rangle = {1 \over Z BH} \partial_\beta Z.</math>
</div>
שורה 123:
 
<div style="text-align: center;">
<math>\left\langle\mu_z\right\rangle = \mu L(\mu BH\beta), </math>
</div>