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第八章 固体的磁性c
第八章 固体的磁性
引言
第一部分 物质的磁性概述
第二部分 磁性的起源:原子的磁性
第三部分 磁有序:自发磁化理论与磁畴结构
第三部分 磁有序:
自发磁化理论与磁畴结构
第一节 铁磁性物质的基本特征
第二节 朗之万顺磁性理论
第三节 Weiss分子场理论
第四节 磁畴和技术磁化
第一节 铁磁性物质的基本特征
在铁磁性物质中,原子间的交换作用使得原
子磁矩保持有秩序地排列,即产生所谓自发磁
化。原子磁矩方向排列规律一致的自发磁化区域
叫做磁畴。该区域的磁化强度称为自发磁化强
度,它也是宏观物质的极限磁化强度,即饱和磁
化强度,通常用符号Ms表示。
铁磁性物质的磁化率χ值是很大的正值,并
且易于在外磁场作用下达到饱和磁化。
铁磁性物质的基本特征:
1、铁磁体内存在按磁畴分布的自发磁化
χ 1 6
2、 f ,可达10~10 数量级,加很小的外场即可磁化
至饱和(原因即是存在自发磁化)。
3 、M—H之间呈现磁滞现象,具有M 。
r
4、存在磁性转变温度Tc——居里温度
5、在磁化过程中表现出磁晶各向异性与磁致伸缩现象。
第二节 朗之万顺磁性理论
顺磁性出现与下列物质中:
1) 具有奇数个电子的原子、分子。此时系统总自旋不为零。
2) 具有未充满电子壳层的自由原子或离子。如:各过渡元
素、稀土元素与錒系元素。
3) 少数含偶数个电子的化合物。。
现在,我们只考虑2 )中所说的物质。
一、Langevine顺磁性
理论的基本概念:设顺磁性物质的原子或分子的固有磁矩
为µJ 。顺磁性物质的原子间无相互作用(类似于稀薄气
体状态),在无外场时各原子磁矩在平衡状态下呈现出混
乱分布,总磁矩为零,当施加外磁场时,各原子磁矩趋向
于H方向。
每个磁矩在H 中的磁位能:
v v
E −µ ⋅H −µ H cosθ
i J J i
µ
若单位体积中有N个原子,受H作用后, 相对于H 的
J
角度分布服从Boltzman统计分布。系统的状态配分函数:
N
2π π µ H cosθ / kB T N ⎡ 4πk T ⎛ µJ H ⎞ ⎤
Z H ⎡ d e J d ⎤ B ⎜ ⎟
( ) ⎢∫ ϕ ∫ sinθ θ ⎥ ⎢ sh⎜ ⎟⎥
⎣ 0 0 ⎦ ⎣ µJ H ⎝ K B T ⎠ ⎦
x −x x −x x −x x −x
e − e e + e e − e e + e
shx , chx , thx , cthx
2 2 ex + e−x ex − e
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