Bistvo magnetizma
1. izvor materialnega magnetizma
Če je magnet elektromagnetni vrtinec, magnet in ne vidi nobenega elektromagnetnega vrtinca, zakaj je tam magneten?
naš odgovor je: magnetne lastnosti snovi izhajajo iz gibanja elektronov v atomu, gibanje elektronov pa tvori vrtinec elektromagnetnega etra. Že leta 1820 je danski znanstvenik Oster odkril magnetni učinek električnega toka. Prvič je pokazala povezavo med magnetizmom in električno energijo, s čimer je povezovala električno energijo in magnetizem. Za pojasnitev pojava trajnih magnetov in magnetizacije je Ampere predlagal hipotezo molekularnega toka. Ampere verjamejo, da je v molekuli katerekoli snovi prisoten obročni tok, ki se imenuje molekularni tok, molekularni tok pa je enakovreden osnovnemu magnetu. Ko snov nima magnetizma na makroskopski ravni, so usmeritve teh molekularnih tokov nepravilne in se magnetni učinki, ki jih povzročajo zunanji, medsebojno prekličejo, tako da celoten predmet ni magneten. Pod delovanjem zunanjega magnetnega polja bo vsak molekularni tok, enakovreden osnovnemu magnetu, usmerjen v smeri zunanjega magnetnega polja, kar povzroči, da bi objekt imel magnetizem. Med magnetnimi pojavi in električnimi pojavi obstaja bistvena povezava. Magnetne lastnosti snovi in struktura elektronov so tesno povezane. Ullenbeck in Goldsmith sta najprej predlagala koncept elektronskega spina, ki naj bi elektrone mislil kot napolnjeno žogico. Menijo, da elektriki, podobno kot gibanje zemlje okoli sonca, vodijo okoli jedra na eni strani in obstaja ustrezna orbita. Kotni moment in orbitalni magnetni moment sta po drugi strani vrtljiva okoli svoje osi, z vrtilnim kotnim momentom in ustreznim magnetnim momentom. Magnetni moment, ki ga izmeri Stern-Galach iz srebrovega eksperimenta z atomskim žarkom, je spinski magnetni moment. (Zdaj ljudje mislijo, da ni pravilno, da se elektronski vrti kot vrtenje kroglice okoli svoje osi.) Rotacija elektronov okrog jedra v krožni orbiti in vrtenje okoli sebe povzroči vrtenje elektromagnetnih eter za oblikovanje magnetizma. Za opis magnetizma se uporabljajo skupni magnetni momenti. Zato imajo elektroni magnetni moment, ki ga sestavljajo orbitalni magnetni moment elektronov in magnetni moment spina. V kristalu na orbitalnem magnetnem momentu elektrona vpliva kristalna mreža, njegova smer se spremeni in skupnega magnetnega momenta ni mogoče oblikovati, zunanji pa ni nobenega magnetnega učinka. Zato magnetne lastnosti snovi ne povzročajo orbitalni magnetni moment elektrona, temveč predvsem magnetni moment spin. Približna vrednost vsakega elektronskega spinskega magnetnega momenta je enak enemu Bohr magnetu. Je enota atomskega magnetnega momenta,. Ker je jedro okoli 2000-krat težje od elektronov in njegova hitrost gibanja je le nekaj tisočina elektronske hitrosti, je magnetni moment jedra le nekaj tisočinec elektronov, kar je zanemarljivo. Magnetni moment izoliranega atoma je določen s strukturo atoma. Če je v atomu prazna elektronska lupina, elektronski spinski magnetni moment ni preklican in ima atom "trajni magnetni moment". Na primer, atom železa ima atomsko število 26 in skupno 26 elektronov. Razen ene od petih orbitalov je potrebno napolniti dva elektrona (spin antiparallel), druga štiri orbita pa imata le en elektron in te elektrone. Navpične smeri so vzporedne, pri čemer je skupni elektronski magnetni moment 4.