magnetism 磁性

一组与磁场(magnetic field)有关的现象。只要有电流流动，就产生磁场；因原子的电子轨道运动和自旋(spin)等效于微小的电流环，各个原子产生围绕它们的磁场，此时它们的轨道电子由于角动量而具有净磁矩(magnetic moment)，一原子的磁矩是轨道运动磁矩和原子中全部电子自旋磁矩的向量和。肉眼可见的磁性来自组成物质的原子和分子。对不同材料施加磁场后，各具不同特性。有 4 种主要的磁性状态：

抗磁性，磁化方向与外加磁场方向相反，即，磁化率(susceptibility)为负。抗磁性是一种弱型的磁性，且可被其他较强的磁性掩盖，不过一切物质都是抗磁性的。抗磁性起于物质原子的电子轨道中所加磁场引起的变化，该变化方向[根据楞次定律(Lenz’slaw)]与所加磁通方向相反。因而磁化率弱且为负(－10-8m3mol-1 因次)，相对导磁率略小于 1。
顺磁性，物质的原子或分子具有能与所加磁场排成同一方向的净轨道磁矩或自旋磁矩。因而它们的磁化率为正(但小)，相对导磁率略大于 1。一切带有不成对电子的原子和分子都有顺磁性，例如，自由原子、自由原子团和包含带未填满电子壳离子的跃迁金属化合物，一些金属由于其磁矩与其传导电子的自旋有关，也有顺磁性。
铁磁物质，在一定的温度范围，有净原子磁矩，其排列方式使得撤去施加的磁场后，磁性仍继续保持。在一定温度[居里点(Curiepoint)或居里温度]以下，若对铁磁物质增加施加的磁场，将使磁化强度增加到很高值，称饱和磁化。这是因为铁磁物质是由小的(宜径 1～0．1 毫米)磁化区称磁畴构成的。一样品物质的总磁矩是诸组成磁畴的磁矩的向量和。每一磁畴内，各个原子磁矩自然地由交换力排列，交换力与原子的电子自旋平行或反平行有关。然而一块未磁化的铁磁材料中，磁畴本身的磁矩排列是不整齐的；当加上外磁场时随磁场排列的那些磁畴并吞其他磁畴而增加尺寸。在很强的磁场中，所有的磁畴一致沿磁场方向排列，因而观察得到很

强的磁性。铁、钴、镍及它们的合金都是铁磁体。在居里点以上，铁磁材料变成顺磁性。

某些金属、合金和跃迁元素的盐显示出另一种形式的磁性称为反铁磁性，这种现象发生在一定温度[奈耳温度(Neel temperature)]以下，此时自然地形成一有秩序的原子磁矩阵列，其中交错磁矩方向相反。因而在不加磁场情况下没有净综合磁矩。例如，在氟化锰中，在奈耳温度(72K) 以下就出现这种不平行的排列。在这一温度以下，自然的排列次序违反磁矩随所加磁场排列的常规倾向。在奈耳温度以上时，该物质为顺磁性。

一种特殊的反铁磁性是铁氧体磁性，为**铁氧体(ferrites)**表现的磁性。在这些材料中，相邻离子的磁矩反平行，且强度不等，或者一个方向的磁矩数大于相反方向的磁矩数。适当选择铁氧晶格中的稀土离子，可通过专门磁化设计，得到铁氧体材料，用来制作电子器件。参见geomagnetism。