Для того чтобы понять магнитные свойства макроскопических тел — кристаллов (это главная тема статьи), очень важно разобраться в том, как устроен атом того или другого вещества. Квантовая механика показывает, что электроны в атоме имеют не любую энергию, а находятся в определенных состояниях.
Один из фундаментальнейших принципов современной физики — принцип запрета Паули — утверждает, что в каждом состоянии можетнаходится не более двух электронов, причем если их два, то они составляют систему с нулевым магнитным моментом.
Следует отметить (и это очень важно!), что отношение магнитного момента, обязанного спину, к спиновому моменту количества движения (как было отмечено выше) равно е/тс, а магнитного момента, обязанного орбитальному движению, к орбитальному моменту количества движения — вдвое меньше: е/2 тс. Отношение магнитного момента к моменту количества движения gназывается гиромагнитным отношением и обычно измеряется в величинах е/2 тс. Таким образом, для спина g= 2, а для орбитального движения g= 1.
Второе замечание: атомы, магнитный момент которых равен нулю (их называют диамагнитными), также обладают магнитными свойствами. Магнитное поле индуцирует в них маленький магнитный момент, направленный против магнитного поля. Он так мал, что тела, состоящие из диамагнитных атомов, именуют слабыми магнетиками, в отличие от тел, состоящих из атомов или молекул, обладающих магнитными моментами.