磁性物理-1.1资料.ppt

显然，合成后的 和 不在同一方向 上，为了得到 的值，必须将 投影 到 的轴线上。 可以证明： 从上面的例子中可以看出，L,S,J 有多种取值方式，这就导致有多个 PJ和μJ值，它们中的哪一组数值对应于系统的最低能量因而是稳定状态下的取值？洪德依据对原子光谱分析给出了一个经验法则： 1. 在泡利原理许可的条件下，总自旋量子数 取最大值。 2. 在满足条件 1 的前提下，总轨道量子数 取最大值。 3. 当电子数未达到电子壳层总电子数的一半时， 总角量子数： 当电子数达到或超过电子壳层总电子数的一半时， 总角量子数取： 四. 基态的确定---洪德法则： 有时将原子的量子态用光谱学的方法来标记： 将总自旋量子数、总角量子数的数字填入相应位置即可， 总轨道量子数 L 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, ·····，分别记为： S, P,D, F, G, H, I, 例如：某元素的基态记作： 即指该元素基态的总自旋量子数：S 3/2 总轨道量子数：L 3 总角量子数：J 9/2 五. 原子磁矩计算举例： 1s 2, 2s 2, 2p 6, 3s 2, 3p 6, 4s 2, 3d 10, 4p 6, 5s 2, 4d 10, 5p 6, 6s 2, 4f 14, 5d 10, Fe 原子：Z 26, 电子分布是：·· ·· ··3d6 根据洪德法则1，5个电子自旋占据5个 的 ms 状态， 另一个只能占据 的 ms 状态，所以总自旋： （根据法则 2） （根据法则 3，电子数超过一半） 2. Cr+3 离子：Cr 原子 Z 24，所以Cr+3 电子组态为·· ·· 3d3 电子数不到半满， 与实验值相比， 更接近，这是因为受到晶场作用，轨道角动量被冻结的缘故，只有自旋磁矩起作用。 离子磁距计算与实验的比较：见黄昆《固体物理学》p403-404 姜书p34 有相同表 3d4的J 为零，但有4MB磁矩，因为3d电子轨道角动量被冻结 * §1 预备知识 本章回顾和总结我们在《， 1.1 磁性、磁场和基本磁学量 1.2 原子的磁性 1.3 宏观物质的磁性质 1.4 磁性体的热力学基础 本章回顾和总结我们在《电磁学》，《原子物理》等基础课中已经学习过的有关磁性知识，明确和统一我们将要用到的相关物理量的定义、符号、单位及相关公式，建立起我们深入学习的平台；归纳和总结物质磁性的宏观表现，明确本课程要解决的问题。这些内容都是最基础的，最常用的，也是大家必须掌握和熟悉的。 第一章 磁学基础知识 见姜书1.1-1,6节 1.1 磁性、磁场和基本磁学量 磁场：在场内运动的电荷会受到作用力的物理场。 电磁学给出的定义： 见胡有秋等电磁学p202 F：运动电荷 q 受到的力；q：电荷量； v：电荷运动速度； B 称作磁通密度或磁感应强度，是表征磁场方向和大小的物理量。其单位是 ：特斯拉（T N·A-1m-1 Wb·m-2）。 这里和使用电场强度 E 表述电场大小和方向不同的原因是因为在采用运动电荷受力确定磁场之前，磁场强度 H 这个名字已经被用于其它的定义。在有磁介质存在的情况下，磁场是传导电流产生的外磁场和介质磁化以后产生的附加磁场的矢量叠加。而为了方便地表达出有磁介质存在时的磁场规律，仍保留沿用了已有确切定义的磁场强度概念。 没有磁介质存在（M 0）只有传导电流产生的磁场时，表述磁场的两个物理量之间才存在着简单关系： 磁场强度的单位是： 采用运动电荷受力情况来表征和定义磁场清楚地表明： 磁场既不同于使静止电荷受力的电场；也不同于因物质质量 而受到作用力的引力场；更不同于微观粒子受到的强作用场 和弱作用场。 M：物质的磁化强度； ：真空磁导率： 在上述磁场定义下，磁场强度 H 只是作为与磁场中任意点的磁通密度相联系的一个轴矢量而引入的。 磁性： 磁性是物质的一种基本属性，正像物质具有质量一样，它的特征是：物质在磁场中要受到磁力的作用。在具有梯度的磁场中，物质受力的大小和方向反映着物质磁性的特征。 m 是物质质量；Bz是磁感应强度； 是表征磁性特征的物理量，称 作质量磁化率。 磁化率的大小和方向反映出物质磁性的特征。粗略可以分为：（通常人们习惯说有磁物质和无磁物质是不科学的） 弱磁性物质： 抗磁性物质： 顺磁性物质： 强磁性物质： 例：水，铜 例：氧气，铝 例：铁，Fe3O4 磁性被定义为物质在不均匀磁场中会受到磁力作用的一种属性，显然不能再定义磁场就是使物质受到磁力作用的场，这样相互定义是不科学的，因此磁场是由在场内运动着的带电粒子所受到的力来确定的，这种力称作洛伦兹（Lorentz）力，它的作用是使带电粒子的路径发生弯曲，洛伦兹力的大小正比于电荷量 q,