磁性物理学教学大纲.doc

磁性物理学教学大纲Magnetism in Physics课程代码： M102105 总学时：（理论+实验）56+12 学 分： 4 课程性质： 专业方向课 课程类别： 必修 先修课程： 普通物理、理论物理、固体物理 面向专业： 应用物理学 开课学科： 凝聚态物理学 开课二级学院： 理学院 执 笔： 崔玉建 审 校： 焦志伟 一、课程的地位与任务本课程是应用物理专业的专业方向基础课。主要介绍磁现象和规律、磁性起源及自发磁化理论、铁磁体内的能量、磁畴和技术磁化、铁磁物质在交变场作用下的磁化特性、各种磁物理效应和磁性材料的应用。以此作为学习其它专业方向课的基础。二、课程主要内容与基本要求第一章1、熟练掌握各基本磁学量的物理概念及其相互关系；理解磁化曲线和磁滞回线。2、掌握磁体中静磁能的概念，理解退磁场的概念，理解简单几何形状磁体退磁因子的计算方法；会进行磁滞回线的退磁修正。3、了解磁路的简单概念。实践环节：了解磁场、磁感应强度的测量方法。第二章1、理解洪特定则，会计算原子或离子的磁矩。2、了解轨道角动量淬灭的条件。3、了解晶体的能带理论对金属磁矩的解释。第三章1、掌握顺磁物质的基本物理特性，理解朗之万的经典和量子理论顺磁性理论；2、掌握铁磁物质的基本物理特性，理解奈尔的铁磁学理论，理解居里温度与分子场系数的关系；理解海森堡铁磁学理论的基本概念；分子场系数、居里温度与交换积分常数的关系；物质出现铁磁与反铁磁的条件。了解贝斯统计理论和自旋波理论。3、掌握反铁磁性和亚铁磁性的基本物理特性；理解分子场理论对反铁磁和亚铁磁性的唯象理论处理；理解超交换作用的基本概念。4、掌握铁氧体的结构、磁矩和磁特性。实践环节：了解铁氧体的制备方法和磁性的测量方法。第四章1、掌握常见的磁性材料的磁晶各向异性，掌握单轴晶体和立方晶体的各向异性能的计算；了解磁晶各向异性场的概念；了解产生磁晶各向异性的机理；了解磁性材料的其它几种各向异性；了解磁晶各向异性性能的测量方法。2、掌握磁致伸缩的基本概念；掌握立方晶体的磁致伸缩公式；了解单轴晶体的磁致伸缩的公式；了解磁致伸缩的物理根源。3、掌握磁弹性能的物理概念及几种简单情况下的计算方法；理解磁弹性能的物理意义。第五章1、理解铁磁体中的退磁能是形成磁畴的原动力；对磁畴、畴壁有清晰的物理概念。2、理解畴壁形成原理，壁内原子磁矩取向规律以及畴壁的厚度和能量的简单计算。3、了解各种类型的磁畴结构，掌握运用平衡条件求解磁畴结构的方法。4、了解微粒、薄膜磁体的磁畴结构及其应用。实践环节：磁畴的观察 第六章1、 理解磁化、反磁化过程，理解畴壁位移起始磁导率，转动磁化起始磁导率和矫顽力的计算。2、 理解不可逆磁化过程的分析和反磁化过程的计算。第七章1、了解铁磁物质在交流磁场作用下的动态特性，掌握各种损耗的计算方法。2、了解畴壁的动态方程和畴壁的自然共振，掌握m， m随频率变化的关系曲线。第八章1、 掌握软磁铁氧体磁性材料的制备方法和测量方法。2、 掌握永磁铁氧体磁性材料的制备方法和测量方法。实践环节：磁性材料的制备方法和测量。 第九章1、 了解铁磁体中磁阻效应、磁热效应、霍尔效应、磁光效应及其起源；2、 理解解磁性材料的使用范围和基本特点。实践环节：了解磁阻效应、磁热效应、霍尔效应、磁光效应。本课程要求完成课外习题2030道。三、课程教学学时安排教学内容教学时数第一章 静磁现象 1、磁矩2、磁性材料和磁化强度3、铁磁材料的磁化强度和退磁场4、磁路5、静磁能6、磁滞4实践环节2第二章 原子的磁矩 1、原子结构2、矢量模型3、晶场和轨道动量的淬灭4第三章 磁性的起源 1、顺磁性2、铁磁性的外斯理论3、交换相互作用的海森堡模型4、反铁磁性5、亚铁磁性4第四章 磁各向异性与磁滞伸缩1、磁晶各向异性及磁晶各向异性能2、磁晶各向异性等效场3、感生磁各向异性4、磁滞伸缩和磁弹性能量4实践环节：磁晶各项异性场和磁致伸缩的测定2第五章 磁畴结构 1、磁畴的观察2、磁畴的成因、自旋分布和畴壁3、磁畴壁结构及其特性4、畴壁厚度和畴壁能计算5、磁畴结构及其计算4实践环节：磁畴的观察2第六章 磁化过程 1、技术磁化及磁化过程概述2、可逆和不可逆磁化过程3、反磁化过程和剩余磁化6第七章 动态磁化过程1、动态磁化过程2、动态磁性参数、磁谱及动态磁化过程中的各种损耗3、磁化强度矢量的运动方程与自然共振4实践环节：磁性材料的动态磁特性2第八章 磁性材料1、软磁材料2、硬磁材料4实践环节：磁性材料的制备与测量2第九章 其它磁性功能材料1、 磁记录材料2、 磁电阻效应3、 磁热效应4、 磁光效应2实践环节：磁记录、磁电阻效应、磁热效应、磁光效应的观察2四、考核方法及成绩评定1、考核类别：考试2、考核形式：闭卷3、成绩评定：百分制，平时成绩20，期末考试成绩80五、推荐教材铁磁性物理 近用聪信（日）著，葛世慧译，兰州大学出版社；2002年7月。磁学基础与磁性材料，严密，彭晓领编著，浙江大学出版社，2006年4月。六、主要参考书1、Modern Magnetic Materials Principles and Applica