相变和临界现象 - 北京师范大学物理学系.pdf

相变和临界现象 相变和临界现象的历史回顾 自旋模型 一维伊辛模型的解 p 一个多世纪以前，英国学者安德鲁斯便开 始了临界现象的研究。他考察了不同温度 条件下，二氧化碳的压力如何随体积而改 临界点 变，他发现，P-V图上的等温线的平直部 分随温度升高而变短，当达到某一温度 时，平直部分的长度变为零，这就是所谓 的临界点，当温度高于此温度时，气体和 液体便不可区分了，正如安德鲁斯所说： “如果这时有人问你，系统究竟是气体还 是液体，我相信这一问题是不容许有答案 的。”一般地，人们把一类相变的终点称 为临界点，如气液临界点和铁磁相变临界 点。与临界点有关的现象称为临界现象. v 也称作连续相变. 从气体到液体可以不连续地变化过去, 比如 沿图中橙色线所示, 发生气液相变时, 比容有 跳跃. 这种情况下, 两相有确且的含义. 气体到液体可以不连续地变化过去, 比如 沿图中蓝色线所示,这种情况下, 两相有确且 的含义. 铁磁相变, 居里点 金属镍的饱和磁化强度与温度关系如下图所示. o . 温度高于居里温度 T 358 C C 时, 为顺磁相, 低于居里温度时, 为铁磁相. M T T C 磁滞廻线. 磁化强度与外场方向相反的部分, 相当于气液相变中过热, 过冷相. 温度小于居里温度时, 越靠近居里温度,磁滞廻线面积越小, 而且磁化强度的跳跃 值越小. 在居里温度这一点,磁化强度的跳跃值为零. 所以这一点也称为临界点. 铁磁相变与气液相变有一个重要区别: 铁磁相变没有两相共存态. 这里涉及一个重要的概念, 对称破缺. 自旋模型 Heisenburg W. (1928) ˆ Z. Physik 49,619 H −J s ⋅s 海森堡模型 ∑ˆi ˆj