磁性物理期末复习课件.pdf
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1、磁性物理PHYSICS OF MAGNETISM磁性物理期末复习基本概念磁矩磁化强度磁场强度磁感应强度磁导率退磁场(退磁因子)(静)磁能交换作用磁晶各向异性磁畴磁化曲线(磁滞回线)矫顽力磁性物理期末复习磁矩出(Moment)4=47zxl(JjEf/w磁性物理期末复习磁化强度(Magnetization):单位体积内磁偶极子的磁矩矢量和将磁化强度看成是磁偶极子的集合磁性物理期末复习原子磁矩一般地 N=_g?L 2m这里g因子(g-factor)对自旋运动是2,而对轨道运动是11r磁性物理期末复习nz 叫M=E(A/m)AV基本公式/=1WWW=S%;:.IIII1SNM Nx+Ny+N=MEm
2、=、A HM0E=-2 AS;Sj=-2AS2 cos(p磁性物理期末复习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A 畴动碳转可逆转动与的近饱和阶段不可逆畴壁位移阶段可逆畴壁位移阶段H技术磁化=NM位移+NM转动磁性物理期末复习基本图表P27,P28,P32,P33,P37,P39,P43,P74,P119,P132,P151,P158,P169,P219,P225,P226,P254,P285,P288 P314,P325 327,P390,P461,P462P49,P215,,P293,磁性物理期末复习泡禾ll不相容原理(Pauli exclusion principle)
3、: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)洪 德法则(Hund,s r ule):(1)自旋电排列: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/,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。mIII-i Jt-to-4-1-t-2L+SL-S磁性物理期末复习单原子磁矩的计算(以Fe为例):4、计算内:磁性物理期末复习磁场中电子的运动以速度V运动的自由电子An election moving freety in a magnetic field follow
4、s a helical path.The projection of 1,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4、存在磁性转变温度工居里温度5、在磁化过程中表现出磁晶各向异性与磁致伸缩现象。磁性物理期末复习外斯分子场假说1、分子场假设2、磁畴假设磁性物理期末复习外斯分子场理论:2磁畴假设M=M.cosOM=M.磁性物理期末复习直接交换作用(Direct exchange)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磁性物理期末复习交换作用对于基态,要求(以满足能量最低原则),1.若AvO,则自旋反平行为基态(反铁
5、磁 性或亚铁磁性);2.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。磁性物理期末复习A Qa/Q关系曲线:1.原子间距大(=。勺卜电 子云重叠少或无重叠,则 交换作用弱或无。2.原子间距太小,会导致2,2 2 Ae e e L 7+7 从而使IJ I J JA0,且较大。Slater Betle 曲线磁性物理期末复习磁晶各 向异性(Magnetocrystalline Anisotropy)磁性物理期末复习磁性物理期末复习C。单晶磁化曲线磁性物理期末复习磁各向异性能的表示磁化过程中的磁化功由磁化曲线和座标轴之间所包围的面积
6、确定。称 这部分与磁化方向有关的自由能为磁各向异性能。磁各向异性类型:磁晶各向异性、形状各向异性、感生各向异性、应力各向异性、交换各向异性磁性物理期末复习六角晶系磁晶各向异性能磁性物理期末复习立方晶系磁晶各向异性能%,为分别为磁晶各向异性常数,求 几个特征方向的各向异性能,(一般设:为=0)100:a1=1,a2=0,a3=0=0 K110:=0,%=%二看 乙二十1 口 K K?111:6=%=%=月 耳=三+方磁性物理期末复习磁晶各向异性等效场:4由于磁晶各向异性能的存在,在不施加外磁场时,磁化强度的方向会处在易磁化轴方向上,如果磁化强度偏 离易磁化轴,它会受到一个力矩作用,把它拉回易磁向
7、,这相当于在易磁化轴方向上存在一个等效磁场4 OFk=M0MsHk cos 0篝 ic XAs ine在很多情况下,用磁晶各向异性等效场的概念来讨论磁 晶各向异性的影响会方便得多。磁性物理期末复习六角晶系情况:a.c轴为易磁化轴b.c面为易磁化面时:耳产磁性物理期末复习乂方晶系磁晶各向异性能为方便讨论也可表示为或=4(/8+8区+&6)+氏.0,。2,。3用”9耒表示,c=sincos9 0cl=sin Osin。、q=cos 夕4=Xj(sin4 9 cos?(zin2 0+sin2 9cos2冲+卮.使用上式可以推出4X磁性物理期末复习磁晶各向异性的来源()G*0 Q*6 6(b)磁性物理
8、期末复习-000-0-0-0-磁性物理期末复习磁致伸缩铁磁性物质的形状在磁化过程中发生形变的现象,叫磁致伸缩。由磁 致伸缩导致的形变6/一般比较小,其范围在10-510-6之间。虽然磁致 伸缩引起的形变比较小,但它在控制磁畴结构和技术磁化过程中,仍 是一个很重要的因素。应变随外磁场增加而变化,最终达到饱 和九。产生这种行为的原因是材料中磁畴在外 场作用下的变化过程。每个磁畴内的晶格沿磁 畴的磁化强度方向自发的形变e。且应变轴随 着磁畴磁化强度的转动而转动,从而导致样品 整体上的形变。a 2=ecos cp图14.1 磁致伸长与外加磁场的关系*H(a)(b)图14.2 磁畴磁化强度的转动以及伴随
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