课件4第三章：自发磁化理论

1、第三章：自发磁化理论磁性物理学2021年10月12日本章学习要点 掌握铁磁性物质的基本特征; 掌握分子场理论，定域分子场理论的内容及其应用； 了解交换作用的机制，了解描述自发磁化的其他理论模型； 掌握铁磁体的自发磁化强度的温度特性。3-1 铁磁性物质的基本特征一、磁有序概念1、晶体结构有序：在晶体中， 原子按照某些可以重复排列的规则占据晶格位置，称为有序排列。 有序排列可以延伸到整个整个晶体范围长程有序 有序排列只能延伸几个原子尺度范围短程有序2 、磁结构有序：在物质内部磁矩的空间取向在任意一个小区域内，由于某种作用呈现有序的排列。 例如铁磁有序，反铁磁有序，亚铁磁有序等。 顺磁性磁矩磁无序铁

2、磁性磁矩磁有序 H=0H=0二、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、磁化率相当大， 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之间不是单值函数关系，且呈现磁滞现象，具有剩磁。MHc0MBHBHcBr铁磁性物质的磁滞回线4、存在磁性转变温度Tc居里温度 TTC, 遵从居里-外斯定律 TTc时，铁磁性转变为顺磁性，热骚动能破坏了分子场对原子磁矩有序取向的作用。的作用而自发磁化。原子磁矩受分子场mfBBJBmfmfJBHmATkTkHHTk/1010101038. 1929323(二)、自发磁化强度Ms及其与温度的关系 Weiss假设，

3、分子场Hmf与自发磁化强度Ms成正比。smfMH式中， 为Weiss分子场系数三、外斯分子场理论在外场作用下，由Langevine顺磁理论：( )( )()()( )( )( )()3.2.1.:, 10000BJBBJJJBJJBJJJNgTkMHJgBBLJJNgNTkMHLLNMMMMMM即考虑空间量子化，则aaaaaaa 联立求解方程1、2可得到一定H与T下的M，若令H=0,即可得到Ms，也可计算Tc。1、图解法求解( )( )(435.4.3., 0,2.1.200002000某温度下式的曲线的交点即为、则如右图。若为作曲线，交点即分别对ssBBJBsJsBJMTkJgTNkBMMH

4、MTNkBMMMMMMMHMMMMMaaaaaa讨论：( )( )。而，随而随、点（稳定解）。）另一解为时解，因为点（不稳定有两个交点，一个为原、直线与曲线温度下的族直线，从而求出各种温度下满足上式的一，变化温度可得到不同温度下的即为一定交点曲线与直线中、图TTMTTBMMTNkBsscJssBsJ0200/3P02.P21MMMMMaaa当T=Tc时， 直线与 曲线相切于原点，即Ms=0 。当 TTc时，无交点，即无自发磁化，说明铁磁性转变为顺磁性，Tc称为居里温度（铁磁性居里温度）200aMTNkMMBs( )aJB2、Tc的物理意义此时二直线相切，斜率相同，即：( )31, 1,2000

5、aaaaMMMMMcBsJcTNkJJBTT()、JNJkJNgTTNkJJBBJccB13312220M Tc是铁磁性物质的原子本性的参数，表明热骚动能量完全破坏了自发磁化，原子磁矩由有序向混乱转变。(三)、居里外斯定律的推导( )TkHJgJJNJgJJJJTTHHTTTNkBBBJBJccBsJ)(3131310, 100002000MMMMMHMHMMMMMaaaaaaa又此时，又时，。而则需加非零解，则无非零解，若要有时，若当居里外斯定律）称为顺磁性居里温度称为居里常数其中(3) 1(22pfPBBJpTTCCTkJJNgCTTCHMHM说明：Weiss分子场理论的结论是：Tp=Tc实际情况是： TpTc，原因是铁磁性物质在TTc后仍短程有序。M0与Ms的区别： a、饱和