铁磁性与反铁磁性.pptx
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1、物质原子原子核核外电子原子核运动轨道运动自旋运动主要贡献磁矩 为什么电子磁矩对物质磁矩起主要贡献,而不是原子核磁矩呢?原子核比电子重1000多倍;原子核运动速度仅为电子速度的1/几千;故:原子核磁矩可忽略原子核第1页/共31页物质磁性分类的原则 A.是否有固有原子磁矩?B.是否有相互作用?C.是什么相互作用?1.抗磁性:没有固有原子磁矩 2.顺磁性:有固有磁矩,没有相互作用 3.铁磁性:有固有磁矩,直接交换相互作用 4.反铁磁性:有磁矩,直接交换相互作用 5.亚铁磁性:有磁矩,间接交换相互作用 6.自旋玻璃和混磁性:有磁矩,RKKY相互作用 7.超顺磁性:磁性颗粒的磁晶各向异性与热激发的竞争第
2、2页/共31页1.铁磁序M:单位体积的磁矩。BE=M对于顺磁体:M=PB P=M/B=C/T对于铁磁体:M=P(Ba+BE)=M/Ba =C/(T-C)=C/T-TC,TC=C=TC/C :平均场常数。铁:5000 BEM=103T第3页/共31页交换场近似地表示量子力学的交换作用 假设i、j两原子,自旋Si,Sj,其相互作用能:U=-2J Si Sj (J:交换积分)在平均场近似下,J与Tc的关系第4页/共31页在平均场近似下,对于S=1/2,磁化强度与温度的函数关系为:若进行约化:第5页/共31页低温下,平均场近似给出的磁化强度的偏离量:M=M(0)-M(T)M=M(0)-M(T)而实验结
3、果表明:低温下M随温度的变化要快的多如何来解释?(自旋波理论)第6页/共31页l 绝对零度下的饱和磁化强度:nB是有效磁子数第7页/共31页2s2s2 22p2p6 63s3s2 23p3p6 63d3d6 64s4s2 2Fe 原子:Fe26 nB=4实际观测值nB往往不是整数,原因:1.自旋-轨道耦合,+/-轨道磁矩2.在顺磁性离子实周围感生的3.亚铁磁性物质的自旋磁矩不是整数。第8页/共31页金属Cu的4s带和3d带关系示意图金属镍的4s带和3d带关系示意图第9页/共31页2.磁波子假定N个自旋,每个大小为S,最近邻自旋之间通过海森堡相互作用进行耦合,其相互作用能:晶格振动-晶格原子的相
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