Исследование намагничивания и определение температуры кюри ферромагнетика. Горягин Е.П - 3 стр.

                                                                                                                   3
     На магнитный момент иона как в кристаллическом, так и в аморфном магнетике действует также
электростатическое поле, создаваемое окружающими ионами. Это поле называют локальным кристаллическим полем.
Оно создает локальную ось легкого намагничивания, вдоль которой и располагается магнитный момент. В
кристаллическом веществе ось легкого намагничивания совпадает с одним из кристаллографических направлений, в
аморфном - локальные оси легкого намагничивания разбросаны по всем направлениям беспорядочно.
     Из соотношения (8) следует, что соответствующая минимуму энергии магнитная структура - взаимная
ориентация спинов будет определяться величиной и знаком обменных интегралов и констант локальной анизотропии
     Обменное взаимодействие приводит к появлению некоторого эффективного обменного поля, которое ниже
определенной температуры ТC преодолевает дезориентирующее действие теплового движения. В результате при Т <
ТC возникает кооперативный эффект - магнитное упорядочение. Эту температуру ТC называют температурой
магнитного упорядочения. Магнитное упорядочение характеризуется упорядоченным расположением магнитных
моментов атомов, которое возникает при Т < ТC даже при отсутствии внешнего магнитного поля. В этом состоит
отличие кооперативного магнетизма от некооперативного (парамагнетизм и диамагнетизм), где магнитные моменты
ионов ведут себя совершенно независимо
     Рассмотрим основные типы магнитного упорядочения в веществах:
     1. Диамагнетики - вещества (например, инертные газы), у которых при отсутствии внешнего магнитного поля
              r                r
орбитальные pe и спиновые ps моменты атомов или молекул скомпенсированы. Во внешнем магнитном поле в
                                                                            r      r
результате прецессий появляются индуцированные магнитные моменты par            = Σpe , направленные против поля, а
                                                            χ = −(10−6...10−8 ).
магнитная восприимчивость отрицательна ( χ < 0 ) и составляет
                                                                             r r                  r             r
    2.    Парамагнетики - вещества, у которых при отсутствии внешнего поля B paΤ = 0         или p мол   ≠ 0, а J = 0
                                                                r       r
вследствие хаотической ориентации магнитных моментов pаΤ или p мол . Во внешнем магнитном поле под
                                       r                            r   r
действием вращающего момента сил M магнитные моменты( pаТ и p мал ) вещества стремятся повернуться в
                                 r
направлении поля, в результате J > 0 и χ >0, χ = 10 ...10 .
                                                    −4    −6

    3. Ферромагнитное упорядочение. На первом этапе изучения магнитного упорядочения твердых тел физики
имели дело с ферромагнетизмом, который                                                             r
характеризуется параллельным (коллинеарным)                                  r                    H
дальним порядком в расположении магнитных                      A  C     B    P Д
                                                                                  r
                                                                                  P           Д


моментов в системе. В ферромагнетиках
обменное      взаимодействие       преодолевает
дезориентирующее действие теплового движения                                        r
                                                                                  H
при Т < ТC и ориентирует магнитные моменты
параллельно. Некоторый разброс в ориентации          a)            б)                  в) H ≠0
                                                             r
магнитных моментов вследствие теплового                     H = 0
движения         подавляется          обменным                        Рис.3
взаимодействием при температуре близкой к 0К.
    В ферромагнетиках обменные интегралы
положительны (Аij > 0) и обменное взаимодействие преобладает над другими видами взаимодействий,

                            a)                                                  б)

         Js                                1χ




         0
                              TC                T
 Рис. 4. - температурные зависимости спонтанной намагниченности Is и обратной магнитной восприимчивости
 ферромагнетика; б - ферромагнитная структура

чувствительными к ориентации магнитных моментов. Наличие макроскопической намагниченности образца сильно
увеличивает магнитостатическую энергию. Ее минимизация происходит тогда, когда образец разбивается на домены
(см. рис. 3.), внутри которых есть спонтанная намагниченность вдоль оси легкого намагничивания, которой является