Физика проводников и диэлектриков. Плотников В.П. - 55 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

J
a
J
a
J
J
J
J
aB
J
2
cth
2
1
2
12
cth
2
12
)( −
+
+
=
. (8.16)
В классическом пределе, когда число ориентаций бесконечно велико (внутреннее квантовое число
)∞→J , функция Бриллюэна переходит в функцию Ланжевена.
Функция Бриллюэна изменяется в пределах от нуля (при отсутствии внешнего магнитного поля) до
единицы (при бесконечно большом внешнем поле). В последнем случае намагниченность достигает на-
сыщения.
Зная намагниченность, можно определить и магнитную восприимчивость парамагнетика в рамках
квантовой теории:
)(
0
0
0
0
aB
B
Jng
B
M
J
B
m
µµ
=
µ
=χ
. (8.17)
Экспериментальные исследования парамагнитных свойств проводят как правило на непроводящих
соединениях, содержащих ионы с магнитным моментом, отличным от нуля (ионы редкоземельных эле-
ментов, группы железа и др.). Исследования на самих перечисленных элементах затруднены из-за про-
явления парамагнетизма электронного газа (парамагнетизма Паули) и взаимодействия парамагнитных
частиц между собой.
Рассмотрение подобных вопросов, как и ядерного парамагнетизма, выходит за рамки нашего посо-
бия.
8.3 ПРИРОДА ФЕРРОМАГНЕТИЗМА. МОЛЕКУЛЯРНОЕ ПОЛЕ ВЕЙССА
Намагничивание ферромагнетиков, как и парамагнетиков, также объясняется упорядочением маг-
нитных моментов атомов.
Однако способность к намагничиванию под действием внешнего магнитного поля у ферромагнети-
ков несравненно выше, что не могла объяснить теория парамагнетиков.
Отправным моментом создания теории ферромагнетизма послужило обнаружение Эйнштейном и
де Гаазом (1915) магнито-механического эффекта, заключающегося в возникновении вращения стерж-
ня, свободно подвешенного внутри соленоида, при его намагничивании, т.е. увеличение суммарного
магнитного момента в стержне приводит к созданию дополнительного момента импульса. И наоборот,
увеличение суммарного момента импульса приводит к появлению дополнительного магнитного момента,
что и наблюдал Барнет при быстром вращении стержня (эффект Барнета).
Иоффе и Капица наблюдали приобретение вращательного импульса стержнем, когда последний в
намагниченном состоянии быстро нагревался выше точки Кюри. При этом сориентированные моменты
импульса принимали хаотические направления и суммарный момент становился равным нулю. На ос-
новании закона сохранения импульса стержень начинал вращаться.
Описанные опыты позволили определить значение гиромагнитного отношения ферромагнетика, ко-
торое оказалось в два раза больше, чем для электронных орбит, и соответствовало отношению собст-
венных (спиновых) магнитного и механического моментов электрона.
Данный факт указывает на то, что ферромагнетизм вызван спиновыми магнитными моментами
электронов, но не орбитальными.
Согласно современным представлениям сильная ориентация отдельных магнитных моментов в
ферромагнетике, вплоть до насыщения, существует независимо от приложения внешнего поля, т.е. лю-
бой образец ферромагнетика обладает спонтанной намагниченностью. Данное положение было выска-
зано Розингом (1892) и развито Вейссом (1907).
Однако опыт показывает, что при отсутствии внешнего поля отдельные образцы намагничены в це-
лом далеко не всегда. Вейсс дал следующее объяснение данному противоречию. Весь объем ферромаг-
нетика разбит на отдельные малые, но макроскопического размера, области – домены, которые намаг-
ничены до насыщения. Однако векторы намагничения отдельных доменов направлены хаотически и
суммарный магнитный момент образца в целом равен нулю.
Природа сил, ориентирующих спины электронов в доменах, долгое время оставалась неизвестной.
Это не могли быть обычные силы магнитного взаимодействия спиновых моментов, так как энергия та-
кого взаимодействия на два порядка меньше, чем энергия теплового движения при комнатной темпера-

Страницы