Diamagnetism

7/18/2019 Diamagnetism

http://slidepdf.com/reader/full/diamagnetism-56d4f1f446697 1/7

PENDAHULUAN

. Diamagnetik adalah peristiwa yang umum terjadi karena pasangan elektron,

termasuk elektron inti atom yang menghasilkan peristiwa dimagnetik lemah. Suatu benda

yang bersifat diamagnetik akan menciptakan medan jika dikenai gaya magnet. Sifat ini

menyebabkan efek tolak menolak pada bahan diamagnetik . Material diamagnetik berupa

benda yang disebut non magnetik

Bahan diamagnetik memiliki kerentanan yang lemah untuk medan magnet.Bahan

diamagnetik sedikit ditolak oleh medan magnet dan materi tidak mempertahankan sifat

magnetik ketika bidang eksternal dihapus. Semua elektron dipasangkan sehingga tidak ada

magnet permanen. Sifat diamagnetik mmuncul akibat penataan kembali dari orbit elektron di

bawah pengaruh medan magnet luar.

Bahan diamagnetik yang memiliki resultan medan magnet atomis masing-masing

atom atau molekulya adalah nol, tetapi medan magnet akibat orbit dan spin elektronnya tidak

nol (alliday ! "esnick, #$%$&. Momen dipol magnetik elektron pada bahan diamagnetik

akan saling menghilangkan, sehingga dapat dikatakan bahwa bahan diamagnetik tidak

mempunyai momen dipol magnet permanen. 'ika bahan diamagnetik diberi medan magnet

luar, maka elektron-elektron dalam atom akan mengubah gerakannya sehingga menghasilkan

resultan medan magnet atomis yang arahnya berlawanan dengan medan magnet luar tersebut.

Selain itu bahan diamagnetik juga memiliki struktur elektronik dengan kulit terisi penuh

seperti pada , ) dan )a*l

Sifat diamagnetik suatu bahan dapat ditimbulkan karena adanya gerak orbital

elektron. +arena atom mempunyai elektron orbital, maka semua bahan bersifat diamagnetik.

Suatu bahan dapat bersifat magnet apabila susunan atom dalam bahan tersebut mempunyai

spin elektron yang tidak berpasangan. Dalam bahan diamagnetik hampir semua spin elektron

berpasangan, akibatnya bahan ini tidak menarik garis gaya. ermeabilitas bahan ini / 0

dengan suseptibilitas magnetik bahan 1 m/0. )ilai bahan diamagnetik mempunyai orde -#0-

2m34kg. *ontoh bahan diamagnetik yaitu bismut, perak, emas, tembaga dan seng.



PEMBAHASAN

Diamagnetisme dapat dianggap berasal dari induksi arus tertutup oleh medan yang

diterapkan dalam kulit elektron yang terisi ion. 5rus ini setara dengan momen induksi yang

ada pada setiap atom. Diamagnetisme merupakan konsekuaensi dari hukum 6en7 yang

menyatakan bahwa jika fluks magnetik tertutup oleh arus loop yang berubah karena

pemberian medan magnet , maka arus terinduksi pada yang sebanding dengan medan magnet

yang melawan bidang aplikasi.

8ntuk dapat menjelaskan maksud dari diamagnetisme yang diterapkan pada sampel,

bisa dengan mempertimbangkan gangguan dari gerak orbital elektron pada sampel dalam

kaitannya dengan gaya yang dialami ketika bergerak dalam medan magnet. 8ntuk elemen

konduktor ∆l yang membawa arus I karena medan magnet, gaya 6orent7 yang diberikan

pada daerah kosong (free space&

jika kita mempertimbangkan gerak dari muatan tunggal e dengan kecepatan v berlaku

engaruh gaya ini pada gerak elektron dalam orbit klasik di sekitar inti tunggal itu

adalah cara yang mudah. 9ni memberikan gambaran bahwa tidak banyak berubah dalam

kuantum mekanik. 'ika diasumsikan bahwa medan H diaplikasika dalam arah tegak lurus

terhadap bidang orbit lingkaran maka gaya : akan bekerja sejauh dari pusat orbit atau ke arah

itu, tergantung pada apakah elektron bergerak searah jarum jam atau berlawanan arah jarum

jam sehubungan dengan medan. Dalam kedua kasus, perubahan radius orbit dapat diabaikan

pada perbandingan dengan peningkatan dan penurunan pada kecepatan sudut orbital

ω=v

r . kita definisikan ; akan positif untuk gerakan orbital searah jarum jam

sehubungan dengan medan dan negatif untuk gerakan berlawanan arah jarum jam.Memperhatikan bahwa medan yang diterapkan begitu kecil dan menghasilkan muatan kecil



pada < (dan ;& dan perubahan muatan kecil tambahan =, maka gaya magnet dari ers. (>.3&

untuk waktu berubah pada percepatan,

erubahan kecepatan angular orbital bersesuaian dengan perubahan momen magnetik.

'ika p adalah momentum angular orbital elektron sebelum medan magnet diberikan, maka

momen magnetik dapat dituliskan sesuai persamaan >.2

μ=

−|e|2me

p=

−|e|2me

me r2

ω=

−|e|2 r

2

ω (ers. >.2&

Sedangkan perubahan momen magnetik orbital μ akibat adanya medan magnet luar yang

bekerja, dituliskan pada persamaan >.>

∆ μ=−|e|2

r2

∆ ω=− μ0 e

2r2

4me

H (ers >.>&

ersamaan >.> tersebut menunjukkan bahwa ada perubahan negatif dari momen magnetik

yang berhubungan dengan ω dan sebanding dengan H .

8ntuk nilai suscepbilitas magnetik pada sistem yang terdiri dari N atom, i elektron

dengan jari-jari r i dapat dituliskan seperti persamaan >.?

χ =∆ μ

H

=− N μ0e

2

4 me

∑ ri

2

(pers. >.?&

Deri<asi dari persamaan >.? didapatkan dengan mengansumsikan bahwa bidang orbital

elektron tegak lurus dengan arah medan. ri

2

pada persamaan >.? dapat dimanipulasi

dengan menggunakan radius efektif q pada orbit ⟨ q2 ⟩= ⟨ x2 ⟩+ ⟨ y2 ⟩ , yang mana ⟨ q

2 ⟩

merupakan rata-rata dari kuadrat jarak elektron yang tegak lurus dengan medan. Sedangkan



rata-rata kuadrat jarak elektron dari inti dituliskan dengan ⟨ r2 ⟩=⟨ x2 ⟩+ ⟨ y 2 ⟩+ ⟨ z2 ⟩ , dan karena

disrtibusi muatan simetri bola dapat dituliskan sebagai ⟨ x2 ⟩= ⟨ y2 ⟩= ⟨ z2 ⟩ maka

⟨ q2 ⟩=2

3⟨r2 ⟩

sehingga dengan menggunakan hubungan tersebut didapatkan persamaan >.%

sebagai berikut.

χ =− N μ 0e

2

6me

∑ ri

2

(ers. >.%&

ersamaan >.% tersebut adalah persamaan 6ange<in klasik untuk diamagnetisme.

ada mekanika kuantum, elektron dideskripsikan oleh fungsi gelombang φ ,

dimana φ2

pada setiap titik merupakan daerah yang memungkinkan ditemukannya

elektron. 5lternatif yang lain adalah mengansumsikan elektron sebagai awan muatan dari

intensitas φ2

pada setiap titik dalam ruang. al tersebut menunjukkan bahwa hasil dari

mekanika kuantum dengan benar diberikan oleh persamaan >.% dengan ⟨ri

2 ⟩ merupakan

nilai ekspektasi untuk parameter kuadrat posisi elektronri

⟨ ri

2 ⟩=∫r

2|φ (r )|2

dr

∫|φ (r )|2

dr

dimana integrasi berlaku pada seluruh ruang.



KESIMPULAN

#. Diamagnetik dianggap sebagai konsekuensi dari hukum 6en7 yang menyatakan fluks

magnet tertutup arus loop berubah karena pemberian medan magnet, diinduksi pada arah

tertentu sehingga medan magnet yang sesuai berlawanan dengan medan yang

diaplikasikan. Diamgnetik dapat dianggap bearasal dari arus tertutup terinduksi yang

diterapkan dalam kulit elektron berisi ion.

. Diamagnetik dapat didiskripsikan secara kuantitatif dengan gaya lorent7. @fek karena

gaya ini pada sebuah elektron yang bergerak dalam orbit disekitar inti tunggal adalah

mudah bergerak keluar, sehingga dapat dikatakan tidak ada perubahan yang cukup besar

pada penerapan mekanika kuantum.

- ersamaan gaya lorent7

- ersamaan gaya lorent7 pada ruang hampa

- ersamaan yang menyatakan gerakan dari muatan tunggal e dengan kecepatan <



3. 'ika diterapkan tegak lurus dengan bidang orbital maka gaya akan bergerak jauh dari

pusat orbit atau ke arah itu bergantung pada apakah elektron bergerak searah jarum jam

atau berlawanana jarum jam sehubungan dengan adanya medan.

A. erubahan kecepatan orbital anguler ditunjukkan dengan perubahan momen magnet. 'ika

p merepresentasikan momentum orbital anguler dari elektron sebelum adanya medan

magnet yang diberikan, maka magnetoc shell yang eui<alen ditulis

2. erubahan pada momen orbital magnetik (& karena medan adalah

>. 'ika sebuah sistem yang berisi atom sejumlah ), tiap elektron berisis i, dengan radius r i,

kita dapat menulis nilai suseptibilitasnya

ersamaan menunjukkan bidang orbital dari elektron tegak lurus terhadap arah medan.

?. "adius efektif dari orbit seperti ⟨ q2 ⟩= ⟨ x2 ⟩+ ⟨ y2 ⟩ , yang mana ⟨ q

2 ⟩ merupakan rata-

rata dari kuadrat jarak elektron yang tegak lurus dengan medan..+uadrat jarak elektron

dari nukleus adala r CEyE7 dan karena distribusi muatan pada suatu simetri bola

maka CyC7, Sedangkan rata-rata kuadrat jarak elektron dari inti dituliskan dengan

⟨ r2 ⟩=⟨ x2 ⟩+ ⟨ y2 ⟩+ ⟨ z2 ⟩ , dan karena disrtibusi muatan simetri bola dapat dituliskan

sebagai ⟨ x2 ⟩= ⟨ y2 ⟩= ⟨ z2 ⟩ maka⟨ q

2 ⟩=2

3⟨r2 ⟩

sehingga dengan menggunakan

hubungan tersebut didapatkan persamaan >.% sebagai berikut.

.

Fang mana merupakan formula klasik 6ange<in untuk diamagnetik

%. ⟨ri

2 ⟩ merupakan nilai ekspektasi untuk parameter kuadrat posisi elektronri

⟨ri

2 ⟩=∫r

2|φ (r )|2

dr

∫|φ (r )|2

dr



Documents

Diamagnetism