抗磁性的原因
抗磁性产生的原因是当物质处于外磁场中时,外磁场改变了物质的电子轨道(更准确地说是轨道畴)的运动。当外加磁场B时,会对运动的电子(电荷Q)产生一个磁力F: F = qv× B。这个力改变了对电子的向心力,使得电子的轨道运动要么加速,要么减速。电子速度因此改变,这反过来改变了其轨道磁矩,方向与施加的磁场相反。
考虑两个电子轨道域:一个顺时针运动,另一个逆时针运动。一个进入页面方向的外磁场会增加顺时针旋转电子的向心力,增加它们在出页方向的磁矩。同样的外磁场会降低逆时针旋转的电子的向心力,降低其进入页面方向的磁矩。这两种变化都与进入页面方向的外部磁场相抗衡。但是,对于大多数日常物质来说,外部磁场诱导的磁矩非常小,因此净效应将是一种排斥力。
所有物质都会对外磁场产生不同程度的响应。但对于具有其他磁性(如铁磁性和顺磁性)的材料,抗磁性可以完全忽略。那些仅表现出抗磁性或在很大程度上表现出抗磁性的物质被称为抗磁性材料或抗磁性粒子。那些被认为抗磁性的材料通常被非物理学家认为是非磁性的。它们包括水、DNA、大多数有机化合物,如石油和一些塑料,以及金属,如汞(元素)、金和铋。