磁性物理期末复习.ppt

磁性物理,PHYSICSOFMAGNETISM,磁矩,基本概念,磁化强度,磁场强度,磁感应强度,磁导率,退磁场(退磁因子),(静)磁能,磁化曲线(磁滞回线),交换作用,磁晶各向异性,磁畴,矫顽力,磁矩m(Moment),磁化强度M(Magnetization):单位体积内磁偶极子的磁矩矢量和,这里g因子(g-factor)对自旋运动是2，而对轨道运动是1,一般地,原子磁矩,B=0(H+M),基本公式,Hd=-NM,Nx+Ny+Nz=1,E=-2ASiSj=-2AS2cos,基本公式,磁晶各向异性场HK,磁畴成因，各种能量,单畴颗粒计算,技术磁化MH=M位移+M转动,P27，P28，P32，P33，P37，P39，P43，P49，P74，P119，P132，P151，P158，P169，P215，P219，P225，P226，P254，P285，P288，P293，P314，P325327，P390，P461，P462,基本图表,洪德法则(Hundsrule)：(1)自旋si排列：使总自旋S在泡利原理的限制内取最大。(2)每个电子的轨道矢量li的排列：使总角动量L在泡利原理和条件(1)的下取最大。(3)L和S间的耦合：电子数n小于半满时J=L-S，电子数n大于半满时J=L+S。,泡利不相容原理(Pauliexclusionprinciple)：同一个量子数n，l，m，s表征的量子状态只能有一个电子占据。(库仑作用),单原子磁矩的计算(以Fe为例)：,2、计算3d6的S、L、J的量子数：,3、计算gJ：,把求得的S、L、J带入得,4、计算J：,磁场中电子的运动,以速度V运动的自由电子,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2、，可达10106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、MH之间呈现磁滞现象，具有Mr。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。,外斯分子场假说,1、分子场假设2、磁畴假设,Ms,Ms,Ms,Ms,Ms,Ms,M=0,M0,M=Mscos,M=Ms,Ha,Ha,Ha,外斯分子场理论：2磁畴假设,直接交换作用(Directexchange),铁磁性自发磁化起源于电子间的静电交换相互作用,交换作用模型,对于基态，要求（以满足能量最低原则），,若A0,则，自旋平行为基态（铁磁性）；,3.若A=0，系统能量与近邻电子磁性壳层中电子相对取向无关，因此物质呈顺磁性。,A（a/r0）关系曲线：原子间距大（a/r0),电子云重叠少或无重叠，则交换作用弱或无。原子间距太小，会导致从而使Arc，则多畴结构能量低，反之，则单畴结构能量低,（a）、单畴球形颗粒的能量：单畴颗粒中，磁矩沿易磁化方向平行排列，故Fk最低，且H=0，又无交换能存在,所以只需要考虑退磁场能Fd：,颗粒的总退磁能：,（b）、K较大的立方晶体的多畴球形结构能量计算：颗粒大于临界尺寸rc的立方晶体，其最简单的磁畴结构如图,在临界尺寸时，有Ed球Ew,其磁化都在易磁化方向，故无Fk；也无外磁场，故不考虑FH，虽然有较弱的表面磁极。但Fd不占主要地位，可不计。主要的能量是畴壁能Ew。而这里畴壁为90壁，所以颗粒的能量可近似写为畴壁能密度乘以畴壁面积：,（c）、单轴晶体的多畴球形结构能量计算,相当于分成两个方向相反的磁畴，其退磁能粗略估计为单畴的一半：,畴璧能为：,临界半径时，这二者的能量和应该与单畴能量一样,d,第六章技术磁化TechnicalMagnetization,外磁场使磁畴结构变化，在磁场方向出现不为零的磁化强度MH：,畴壁移动过程；磁化矢量转动过程；顺磁磁化过程,磁化过程概述,Si-Fe晶体的畴壁位移和磁畴转动,晶体的畴壁位移和磁畴转动,H?,H?,由磁晶各向异性控制的可逆畴转动,单轴六角晶系为例:H与关系的推导,由磁晶各向异性控制的不可逆畴转动