Подавляющее большинство атомов обладает собственным магнитным полем. Практически любой атом можно представить в виде крошечного магнитика с северным и южным полюсами. Этот магнитный эффект объясняется тем, что электроны при движении по орбитам вокруг атомного ядра создают микроскопические электрические токи, которые и порождают магнитные поля. Так тело, помещенное во внешнее магнитное поле H, характеризуется макроскопической величиной - приобретаемым им в магнитном поле магнитным моментом M. Для идеального газа этот момент M=Nµ ( где N - число атомов, µ - средний магнитный момент отрицательной частицы - атома или молекулы). Для вычисления свободной энергии газа в магнитном поле надо предварительно определить связанные с этим полем поправки к уровням энергии частиц газа и записать гамильтониан атома в магнитном поле. Затем вычислить свободную энергию. При этом температуру считают температуру газа не слишком низкой, предполагается, что поправки ΔE_k << T. В статистической сумме проводят разложение по степеням H (магнитное поле). Таким образом, не вдаваясь в подробные вычисления, получают магнитный момент в виде: M=NχH, где:

Где A - матрица собственного магнитного момента отдельных частиц, B - член, возникающий при разложении H по теории возмущений во втором и третьем порядках, Т - температрура, χ - магнитная восприимчивость газа.

Рассмотрим несколько случаев. Считаем, что температура Т мала по сравнению с интервалами между основным и уже ближайшем к нему из возбужденных уровней (в число которых включаются также и компоненты тонкой структуры основного терма). Тогда можно считать, что вклад в среднее значение дает только основное состояние атома. В простейшем случае, если атом не обладает ни спином, ни орбитальным моментом (таковы атомы благородных газов), равны нулю также все матричные элементы собственного магнитного момента атома. В результате находим, что:

т.е. газ диамагнитен с не зависящей от температуры восприимчивостью.

Если же собственный магнитный момент атома отличен от нуля, то первый член в формуле магнитной восприимчивости велик по сравнению со вторым, вычисление дает:

где g - фактор Ланде, MJ - проекция полного момента J атома. Получим:

Таким образом, газ парамагнитен с восприимчивостью, подчиняются закону Кюри - обратно пропорциональности температуре.

В начале своей карьеры французский физик Пьер Кюри детально изучил магнитные свойства различных веществ, и именно ему мы обязаны нашими современными представлениями в этой области. В частности, Кюри обнаружил, что дополнительное магнитное поле, возникающее, когда атомы парамагнетика упорядочиваются, пропорционально приложенному магнитному полю — то есть чем сильнее внешнее магнитное поле, тем больше атомы упорядочиваются. Кюри также открыл, что при нагревании парамагнитные свойства веществ ослабевают. Происходит это из-за усиления теплового движения атомов, которое препятствует упорядочению их магнитных полей. Эти результаты обобщены в законе Кюри, магнитная восприимчивость выражается (можно привести к следующему виду, переписав вышенаписанную формулу):

χ=CH/T

где T – температура, С – постоянная Кюри, H – приложенное магнитное поле. Для данного вещества постоянная Кюри всегда одна и та же (не зависит от температуры), но меняется от вещества к веществу.

Точка Кюри, или температура Кюри, — температура фазового перехода II рода, связанного со скачкообразным изменением свойств симметрии вещества (например, магнитной — в ферромагнетиках, электрической — в сегнетоэлектриках, кристаллохимической — в упорядоченных сплавах). При температуре T ниже точки Кюри Q ферромагнетики обладают самопроизвольной (спонтанной) намагниченностью и определённой магнитно-кристаллической симметрией. В точке Кюри (T = Q) интенсивность теплового движения атомов ферромагнетика оказывается достаточной для разрушения его самопроизвольной намагниченности («магнитного порядка») и изменения симметрии, в результате ферромагнетик становится парамагнетиком. Аналогично у антиферромагнетиков при T = Q (в так называемой антиферромагнитной точки Кюри или точке Нееля) происходит разрушение характерной для них магнитной структуры (магнитных подрешёток), и антиферромагнетики становятся парамагнетиками. В сегнетоэлектриках и антисегнетоэлектриках при T = Q тепловое движение атомов сводит к нулю самопроизвольную упорядоченную ориентацию электрических диполей элементарных ячеек кристаллической решётки. В упорядоченных сплавах в точке Кюри степень дальнего порядка в расположении атомов (ионов) компонентов сплава становится равной нулю.

Для каждого ферромагнитного материала существует определенная температура, называемая «точкой Кюри», при достижении которой радикально изменяются его качества — материал перестает быть ферромагнитным. Если ферромагнитный материал нагреть выше соответствующей температуры, внести в магнитное поле (или создать вокруг него сильное магнитное поле при помощи, например, электромагнита), а затем охладить его до температуры ниже точки Кюри, то магнитное поле в нем как бы «замерзает». Поскольку речь идет о материалах, обладающих магнитной «жесткостью», то «внутреннее» магнитное поле продолжает в них оставаться и после отключения внешнего магнитного поля. Именно такой принцип используется при записи на мини- диск. Он вращается в непосредственной близости мощного электромагнита и все точки его поверхности последовательно разогреваются инфракрасным лазерным лучом. Разогревание производится краткими импульсами, разогретое место быстро охлаждается и сохраняет в себе внешнее магнитное поле, которое меняет полярность в зависимости от того, какой знак записывается на мини-диск — ноль или единица. Таким образом в записывающем слое возникают островки, обладающие различной полярностью. Их нельзя увидеть или прочитать путем изменения высоты отражающей поверхности, как это происходит в компакт-дисках, в которых запись несут углубления, так называемые «питы». Однако запись можно считать на основании принципа, заключающегося в том, что при падении поляризованного света на намагниченную поверхность изменяется направление поляризации. Таким образом, конструкция устройства для считывания записи на мини-диск полностью отличается от конструкции аналогичного устройства в проигрывателе компакт-дисков. Для считывания записи применяется тот же лазер, что для записи. Разница заключается лишь в сниженной мощности лазерного луча при считывании. Это делается для того, чтобы не разрушить записанный материал. На поверхности мини-диска, как и на компакт- диске, имеются «бороздки», а точнее одна спиралевидная бороздка, предназначенная для проводки записывающей (и соответственно считывающей) систем. Поэтому поверхность мини-диска так же радужно отражает свет, как поверхность компакт-диска.

Для каждого ферромагнитного материала существует определенная температура, называемая «точкой Кюри», при достижении которой радикально изменяются его качества – материал перестает быть ферромагнитным. Если ферромагнитный материал нагреть выше соответствующей температуры, внести в магнитное поле (или создать вокруг него сильное магнитное поле при помощи, например, электромагнита), а затем охладить его до температуры ниже точки Кюри, то магнитное поле в нем как бы «замерзает». Поскольку речь идет о материалах, обладающих магнитной «жесткостью», то «внутреннее» магнитное поле продолжает в них оставаться и после отключения внешнего магнитного поля. Именно такой принцип используется при записи на минидиск. В течение последних десяти лет через область обработки сигналов всех видов красной нитью проходит проблема экономного кодирования. Это связано с широким распространением цифровых технологий, обладающих огромным и несомненным преимуществом: они обеспечивают запись, передачу, воспроизведение и другие способы обработки исходного цифрового сигнала (включая многоразовое копирование) без снижения его качества.

В ферромагнитных материалах, Кюри температура также используется в пьезоэлектрических материалах для описания температуры выше температуры Кюри, где материалы теряют их спонтанную поляризацию и пьезоэлектрические характеристики. В (Pb[Zr_xTi_1-x]O₃ 0<x<1) материале треугольное поведение температуры Кюри, ячейки содержат смещенный центральный катион и следовательно точечный дипольный момент. Выше температуры Кюри, центральный катион смещен не так сильно от центра ячейки. Следовательно нет точечного дипольного момента и нет самопроизвольной поляризации.

Материалы, которые показывают индуцированное магнитное поведение, которое называется Кюри подобное поведение, с большой Кюри константой. Эти материалы называются сверхпарамагниты. Они характеризуются сильным ферро или ферромагнетическим типом связи, в доменах, с ограниченным размером, что делает их отличным от других материалов. Материалы показывают температуру выше чем у обычных парамагнетиков. Ферромагнитная жидкость хороший пример, но этот феномен также наблюдается внутри твердого тела. Такие системы содержат ферромагнитные кластеры, которые как бы заморожены при более низкой температуре.

При записи на минидиск используется следующие принципы. Он вращается в непосредственной близости мощного электромагнита, и все точки его поверхности последовательно разогреваются инфракрасным лазерным лучом. Разогревание производится краткими импульсами, разогретое место быстро охлаждается и сохраняет в себе внешнее магнитное поле, которое меняет полярность в зависимости от того, какой знак записывается на минидиск – ноль или единица. Таким образом, в записывающем слое возникают островки, обладающие различной полярностью. Их нельзя увидеть или прочитать путем изменения высоты отражающей поверхности, как это происходит в компакт-дисках, в которых запись несут углубления, так называемые «питы». Однако запись можно считать на основании принципа, заключающегося в том, что при падении поляризованного света на намагниченную поверхность изменяется направление поляризации. Таким образом, конструкция устройства для считывания записи на минидиск полностью отличается от конструкции аналогичного устройства в проигрывателе компакт-дисков. Для считывания записи применяется тот же лазер, что для записи. Разница заключается лишь в сниженной мощности лазерного луча при считывании. Это делается для того, чтобы не разрушить записанный материал. На поверхности минидиска, как и на компакт-диске, имеются «бороздки», а точнее одна спиралевидная бороздка, предназначенная для проводки записывающей (и соответственно считывающей) систем. Поэтому поверхность минидиска так же радужно отражает свет, как поверхность компакт-диска. Кодирование сигнала на минидисках существенно отличается от способов, применяемых в компакт-дисках или системах DAT. Мы уже описывали этот процесс на страницах нашего журнала, однако на минуту вернемся к этому описанию