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铁磁性

铁磁性1简介Fe、Co、Ni在室温下的磁化曲线对于单晶铁，在4KAm-1大小的磁场下，就可以达到2T。外斯分子场理论(1)分子场引起的自发磁化假设(2)磁畴假设铁磁体磁化过程在上面计算中，是假定原子磁距可以取所有的方向，但实际上由于空间量子化，原子磁距的方向时分立的。在外磁场H作用下，原来简并的（2J+1)个量子态发生分裂。如果在温度T时只有这（2J+1)个能态是被激发的，那么个分裂能级不同磁距取向的统计平均就是归结为对（2J+1)分裂能级求统计平均。设J在磁场方向的分量为(J)H，则有：(J)H=mJgJBBJ(y)称为布里渊函数，它是对朗之万函数的修正。外斯分子场理论物质的铁磁性可以理解为顺磁性物质处于一个非常大的分子场Hm中，所有的原子磁距趋于同向，于是顺磁性朗之万理论几乎可以直接应用到铁磁性物质中。由于铁磁体的原子磁距被认为完全是由自旋磁距贡献，所以用总自旋磁距贡献，所以用总自旋量子数S来代替相应的总自旋量子数J.假定分子场强度Hm=M称为分子场常数。当Bs(y)→1时，对应于所有原子磁距的方向排列一致M0为绝对饱和磁化强度，则前一页的公式可以改写为：自发磁化与温度的关系（1）当T<Tc,H=0时，从直线和曲线的交点P可以得到对应于温度T的材料自发磁化强度。（2）当T=Tc,H=0时，从直线和曲线相切，切点为原点，这意味着自发磁化强度为零。对应的温度称为居里温度。当T→Tc时，y<<1,又有：这说明Tc随分子场系数和总自旋量子数S的增大而增大，居里温度是分子场系数大小的一个宏观标志，它与铁磁体物质的原子本性有关的参量。（3）当T>Tc，H=0时，直线和曲线无交点，这意味着在T>Tc范围内没有自发磁化，铁磁性消失，转变为顺磁性。（4）当T>Tc，H0时，y<<1，可得到：C为居里常数，TP为顺磁居里温度。引入外磁场H后，令Tp=Tc铁磁性居里-外斯定律外斯分子场理论是解释铁磁性物质的唯象理论。它很好地解释自发磁化的行为，特别是自发磁化强度随温度变化的规律。但是分子场理论没有指出分子场的本质，它不过是是局域自旋磁距间相互作用的简单等效场，忽略了相互作用的细节，在处理低温和居里温度附近的磁行为时与实验出现了偏差。海森堡交换相互作用模型自发磁化起源于电子间的静电交换相互作用，这种交换作用只发生在近邻原子。系统内部原子之间的自旋相互作用能为：式中，A为交换积分，Si和Sj为发生交互相互作用的自旋。原子处于基态时，系统最为稳定，要求Eex<0。当A<0时，(SiSj)<0,自旋反平行为基态，即反铁磁性排列系统能量最低；当A>0时，(SiSj)>0，自旋平行为基态，即铁磁性排列系统能量最低。由该模型可以得到物质铁磁性的条件：（1）必要条件是原子中具有未充满的电子壳层，（2）充要条件是A>0。ra为原子半径，r3d为3d电子壳层半径。（1）必要条件是原子中具有未充满的电子壳层，（2）充要条件是A>0。对于铁磁性物质来说，其居里温度与交换积分成正比。居里温度实际上是铁磁

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