Большая Советская Энциклопедия (МА) - Большая Советская Энциклопедия "БСЭ" (бесплатные версии книг txt) 📗
Сверхпроводящие квантовые М. основаны на квантовых эффектах в сверхпроводниках: выталкивании магнитного поля из сверхпроводника (см. Мейснера эффект ), квантовании магнитного потока в сверхпроводнике, на зависимости от Низм критического тока контакта двух сверхпроводников (см. Джозефсона эффект ). Сверхпроводящими М. измеряют компоненты геомагнитного поля, они нашли применение в биофизике, магнетохимии и т.д. Чувствительность сверхпроводящих М. достигает ~ 10-5нтл (подробнее см. Сверхпроводящие магнитометры ).
Гальваномагнитные М. основаны на явлении искривления траектории электрических зарядов, движущихся в магнитном поле Низм , под действием Лоренца силы (см. Гальваномагнитные явления ). К этой группе М. относятся: М. на Холла эффекте (возникновении между гранями проводящей пластинки разности потенциалов, пропорциональной протекающему току и Низм ); М. на эффекте Гаусса (изменении сопротивления проводника в поперечном магнитном поле Низм ); на явлении падения анодного тока в вакуумных магнетронах и электроннолучевых трубках (вызванного отклонением электронов в магнитном поле) и другие. На эффекте Холла основано действие различного рода тесламетров для измерения постоянных, переменных и импульсных магнитных полей (чувствительностью 10-4 —10-5тл,рис. 3 ); градиентометров и приборов для исследования магнитных свойств материалов. Чувствительность тесламетров, работающих на основе эффекта Гаусса, достигает 10 мкв/тл; чувствительность электронно-вакуумных М. ~ 30 нтл.
Для измерения напряжённости и изучения топологии магнитного поля в различных средах нашли применение М., основанные на вращении плоскости поляризации света в магнитном поле или поле намагниченного образца (см. Фарадея эффект , Керра эффект ), на изменении длины намагниченного стержня под действием приложенного поля (см. Магнитострикция ) и др. М. различных принципов действия и чувствительности широко применяются в геофизике, физике космоса, ядерной физике, магнетохимии, биофизике, дефектоскопии и в качестве элементов автоматики и средств управления.
Лит.: Яновский Б. М., Земной магнетизм, [т. 2, 2 изд.], Л., 1963; Чечурина Е. Н., Приборы для измерения магнитных величин, М., 1969; Померанцев Н. М., Рыжков В. М., Скроцкий Г. В., Физические основы квантовой магнитометрии, М., 1972; Instrumenten und Massenmethoden, в книге: Geomagnetismus und Aeronomie, Bd 2, В., 1960; Communications présentées an colloque international champs magnétiques faibles d’Intéret géophysique et spatial, Paris, 20—23 mai 1969, «Revue de physique appliquée», 1970, t. 5, № 3.
Ш. Ш. Долгинов.
Рис. 2. Блок-схема и конструкция преобразователя вибрационного тесламетра: 1 — измерительная катушка, укрепленная на торце пьезокристалла 2 (вибратора); 3 — зажим для крепления пьезокристалла; 4 — усилитель сигнала; сигнал детектируется и измеряется прибором магнитоэлектрической системы 5; 6 — генератор электромагнитных колебаний; 7 — источник питания.
Рис. 1. Схема кварцевого магнитометра для измерения вертикальной составляющей (Z) напряжённости геомагнитного поля: 1 — оптическая система зрительной трубы; 2 — оборотная призма для совмещения шкалы 9 с полем зрения; 3 — магниточувствительная система (постоянный магнит на кварцевой растяжке 5); 4 — зеркало; 6 — магнит для частичной компенсации геомагнитного поля (изменения диапазона прибора); 7 — кварцевая рамка; 8 — измерительный магнит. Магниточувствительную систему приводят в горизонтальное положение, воздействуя измерительным магнитом. По углу поворота магнита 8 судят о величине Z—компоненты. 10 — оптическая система для освещения шкалы.
Рис. 3. Принципиальная схема тесламетра, основанного на эффекте Холла (компенсационного типа): E1 и Е2 — источники постоянного тока; r1 и r2 — резисторы; G — гальванометр, mА — миллиамперметр; ПХ — преобразователь Холла (полупроводниковая пластинка). Эдс Холла компенсируется падением напряжения на части калиброванного сопротивления r2 , через которое протекает постоянный ток.
Магнитомеханические явления
Магнитомехани'ческие явле'ния, гиромагнитные явления, группа явлений, обусловленных взаимосвязью магнитного и механических моментов микрочастиц — носителей магнетизма. Любая микрочастица, обладающая определённым моментом количества движения (электрон, протон, нейтрон, атомное ядро, атом), имеет также и определённый магнитный момент . Благодаря этому увеличение момента количества движения системы микрочастиц — физического тела, образца — приводит к возникновению у образца дополнительного магнитного момента и, наоборот, при намагничивании образец приобретает дополнительный механический момент.
Возникновение магнитного момента (намагниченности) в ферромагнитных образцах при их вращении было обнаружено в 1909 С. Барнеттом (см. Барнетта эффект ). Обратный эффект — поворот свободно подвешенного ферромагнитного образца при его намагничивании во внешнем магнитном поле — открыт в 1915 в опытах А. Эйнштейна и В. де Хааза (см. Эйнштейна — де Хааза эффект ).
М. я. позволяют определить отношение магнитного момента атома к его полному механическому моменту (так называемое гиромагнитное или магнитомеханическое отношение ) и сделать заключение о природе носителей магнетизма в различных веществах. Так было установлено, что в 3 d-meталлах (Fe, Со, Ni) магнитный момент обусловлен спиновыми моментами электронов (см. Спин ). В других веществах (например, редкоземельных металлах) магнитный момент создаётся как спиновыми, так и орбитальными моментами электронов.
В связи с созданием новых, в первую очередь резонансных, методов исследования магнетизма (см. Магнитный резонанс ) интерес к М. я. в значительной степени уменьшился.
Лит.: Дорфман Я. Г., Магнитные свойства и строение вещества, М., 1955; Вонсовский С. В., Магнетизм, М., 1971; Scott G., Review of gyromagnetic ratio experiments, «Reviews of Modern Physics», 1962, v. 34, № 1, p. 102.
Р. З. Левитин.
Магнитомеханическое отношение
Магнитомехани'ческое отноше'ние, гиромагнитное отношение, отношение магнитного момента элементарных частиц (и состоящих из них систем — атомов, молекул, атомных ядер и т.д.) к их моменту количества движения (механическому моменту). Для каждой элементарной частицы, обладающей отличным от нуля механическим моментом — спином , М. о. имеет определённое значение. Значения М. о. для различных состояний атомной системы определяются по формуле g = g g , где g — единица М. о., g — Ланде множитель . В этом случае за единицу М. о. принимают его величину для орбитального движения электрона в атоме: — e / 2me c , где е — величина элементарного электрического заряда, mе — масса электрона, с — скорость света. В случае ядер за единицу М. о. принимают аналогичную величину для протона в ядре: е / 2mр с (mр — масса протона).
Величина М. о. определяет действие магнитного поля на систему, обладающую магнитным моментом. Согласно классической теории, магнитный момент во внешнем магнитном поле напряжённости Н совершает прецессию — равномерно вращается вокруг направления Н , сохраняя определённый угол наклона, с угловой скоростью w = —gН . В частном случае, когда магнитный момент обусловлен орбитальным движением электронов, получается Лармора прецессия . Согласно квантовой теории, масштаб магнитного расщепления уровней энергии в магнитном поле (см. Зеемана эффект ) определяется М. о.; он равен g
