第八章 固体的磁性c.pdf

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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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