Діамагнетизм [від греч.(грецький) dia... — приставка, що означає тут розбіжність (силових ліній), і магнетизм ], один з видів магнетизму; виявляється в намагніченні речовини назустріч напряму зовнішнього магнітного поля, що діє на нього.
Д. властивий всім речовинам. При внесенні якого-небудь тіла до магнітного поля в електронній оболонці кожного його атома, через закон електромагнітної індукції, виникають індуковані кругові струми, тобто додатковий круговий рух електронів довкола напряму магнітного поля. Ці струми створюють в кожному атомі індукований магнітний момент, направлений, згідно з правилом Ленца, назустріч зовнішньому магнітному полю (незалежно від того, чи був спочатку в атома власний магнітний момент чи ні і як він був орієнтований). У речовині Д. може перекриватися більшою чи меншою мірою електронним або ядерним парамагнетизмом, феромагнетизмом або антиферомагнетизмом . В чисто діамагнітних речовин електронні оболонки атомів (молекул) не володіють постійним магнітним моментом. Магнітні моменти, що створюються окремими електронами в таких атомах, у відсутність зовнішнього магнітного поля взаємно компенсуються. Зокрема, це має місце в атомах, іонах і молекулах з целіком заповненими електронними оболонками, наприклад в атомах інертних газів, в молекулах водню, азоту.
Подовжений зразок діамагнетіка в однорідному магнітному полі орієнтується перпендикулярно силовим лініям поля (вектору напруженості поля). З неоднорідного магнітного поля він виштовхується у напрямі зменшення напруженості поля.
Індукований магнітний момент I , що набуває 1 молем діамагнітного речовини, пропорційний напруженості зовнішнього поля Н , тобто l = c H . Коефіцієнт з називається молярною діамагнітной сприйнятливістю і має негативний знак (т.к. I і Н направлені назустріч один одному). Зазвичай абсолютна величина з мала (~ 10 -6 ), наприклад для 1 моля гелію з = - 1,9×10 -6 .
В ізольованих атомах струми, створюючі Д., мають найбільш простий характер. Вся сукупність електронів ізольованого атома набуває під дією зовнішнього магнітного поля синхронного обертального руху довкола осі, проходящей через центр атома паралельно напряму Н . Це спільне обертання всіх електронів атома називається Лармора прецессией . Вклад кожного електрона в діамагнітную сприйнятливість ізольованого атома
де е — заряд електрона — середній квадрат відстані електрона від ядра атома, m — маса спокою електрона, з — швидкість світла у вакуумі. Відповідно до формули (1) найбільший вклад в діамагнітную сприйнятливість речовини дають найбільш віддалені від ядра електрони. Формула (1) дозволяє теоретично розрахувати діамагнітную сприйнятливість сукупності ізольованих атомів (наприклад, 1 благаючи або 1 см 3 речовини), якщо відоме число електронів в атомах і просторовий їх розподіл.
При не дуже високих температурах тепловий рух атомів слабо впливає на рух електронів в них. Тому Д. практично не залежить від температури.
Якщо атоми не ізольовані один від одного, а, навпроти, сильно взаємодіють між собою, наприклад в рідинах або твердих тілах, то електронні оболонки таких атомів деформуються, і спостережуваний Д. виявляється часто менше, ніж в ізольованих атомів.
В металах і напівпровідниках частина валентних електронів атомів має можливість переміщатися від атома до атома по всьому зразку (у металах число таких «вільних» електронів не залежить від температури і дуже велике, в напівпровідниках воно порівняльне мало при низьких температурах і швидко зростає з нагріванням). Під впливом зовнішнього магнітного поля вільні електрони рухаються по спіральних квантованих орбітах, що також викликає невеликий Д. (див. Ландау діамагнетизм ). У деяких речовинах діамагнетизм Ландау особливо великий, наприклад у вісмуті і графіті сприйнятливість досягає — (200—300)×10 -6 на 1 міль .
У всіх розглянутих вище випадках діамагнітная сприйнятливість слабо залежить від напруженості магнітного поля. Проте при дуже низьких температурах в металів (наприклад, Ве, Bi, Zn) і напівпровідників в сильних полях спостерігається періодична (осцилляционноє) зміна сприйнятливості при плавному збільшенні напруженості поля (див. Де Хааза — ван Альфена ефект ).
Найбільше по абсолютній величині значення діамагнітной сприйнятливості мають надпровідники. У них з = - 1/4p » - 8×10 -1 , а магнітна індукція дорівнює нулю, тобто магнітне поле не проникає в надпровідник. Д. надпровідників обумовлений не внутріатомними, а макроскопічними поверхневими струмами.
Літ.: Вонсовський С. Ст, Магнетизм, М., 1971; Дорфман Я. Р., Магнітні властивості і будова речовини, М., 1955, гл.(глав) 2; Киттель Ч., Введення у фізику твердого тіла, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1937, гл.(глав) 8; Киренський Л. Ст, Магнетизм, 2 видавництва, М., 1967.
