Woda diamagnetyczna

W tym filmie chciałbym zademonstrować efekt Diamagnetismus. Diamagnetyzm oznacza zachowanie substancji polegające na wytwarzaniu wewnętrznego pola magnetycznego skierowanego przeciwnie do zewnętrznego pola magnetycznego. Każda substancja wykazuje to zachowanie. Można je jednak zaobserwować tylko w przypadku tych materiałów, u których diamagnetyzm nie jest maskowany przez paramagnetyzm (wzmocnienie pola zewnętrznego wskutek procesów wewnętrznych) lub ferromagnetyzm. W porównaniu z innymi rodzajami magnetyzmu diamagnetyzm jest bardzo słaby.

Szczególnie diamagnetyczne materiały to: miedź, bizmut, złoto i srebro. (Źródło: Stöcker, Taschenbuch der Physik, 5. poprawione wydanie 2004)

Najsilniejszy moment diamagnetyczny ma bizmut. (Źródło: Wikipedia)

Mój film przedstawia cztery ułożone jeden na drugim magnesy Q-20-20-10-N. Aby całość dało się lepiej utrzymać, między drugi a trzeci magnes włożono mały kawałek metalu, w tym przypadku żelazny nóż.

Magnesy trzymano nad szklaną miską wypełnioną wodą po sam brzeg. Odległość między powierzchnią wody a spodem magnesu wynosi około 1–2 mm. Kamerę ustawiono przed szklaną miską, skierowaną pod małym kątem ku górze, tak aby widoczny był spód wody. Ponieważ pod tym małym kątem występowało zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia, można wykluczyć, że obserwowany efekt jest jedynie odbiciem spodniej strony magnesu.

Za szklaną miską leżała na stole biała kartka papieru (nie bezpośrednio widoczna, jedynie w refleksach wody). Za szklaną miską znajduje się, bezpośrednio za papierem, ciemnozielone tło (oświetlenie odbija się w nim).

Gdy pole magnetyczne zbliża się do powierzchni wody, powstaje niewielkie zagłębienie. To zagłębienie jest widoczne jedynie pośrednio: ponieważ gładna dolna powierzchnia wody odbija ciemne tło, a małe wybrzuszenie – białą kartkę papieru, wyraźnie widać, że powierzchnia wody została zdeformowana.

Aby wykazać, że ten efekt nie wynika z kontaktu magnesów z wodą, magnesy celowo zetknięto z powierzchnią wody. Natychmiast można zobaczyć spodnią stronę najniższego magnesu.

Ruch magnesów nad wodą pokazuje, że efekt zależy wyłącznie od położenia magnesów.

Dalsze badania wykazały, że ten efekt wypierania wody w niejednorodnych polach magnetycznych jest silniejszy niż w jednorodnych, jak zastosowano tutaj. Efekt można by zwiększyć, używając silniejszych magnesów. Również bardziej niejednorodne pole dodatkowo wzmocniłoby ten efekt.

W tym miejscu chcę wyraźnie wykluczyć, że Mojżesz na Morzu Czerwonym w ten sposób odsunął wodę. Pole magnetyczne wystarczająco silne do tego prawdopodobnie powstaje jedynie w (neutronowych) gwiazdach.