铁磁学绪论报告.ppt

铁磁学 目录 绪论 第一章 物质磁性基本概念 第二章 原子的磁性及物质的顺磁性 第三章 自发磁化的唯象理论 第四章 自发磁化的交换作用理论 第五章 自旋波理论 第六章 金属磁性的能带模型理论 铁磁学就是研究强磁性物质中自发磁化的成因及在不同外加条件下各种物质的微观磁性和宏观磁性的变化规律 主要包括三部分: 自发磁化的基本现象和理论 技术磁化的机制和理论 交流磁化与磁共振的基本现象和理论 * * 绪 论 磁性是物质的基本属性之一。根据其不同的特点,可以 分为弱磁性和强磁性两大类: 弱磁性:仅在具有外磁场的情况下才能表现出来,并随磁场 增大而增强。按照磁化方向与磁场的异同,弱磁性 又分为抗磁性和顺磁性。前者起因于电磁感应，后 者则由于元磁矩在外磁场下的取向。 强磁性:表现为在无外加磁场时仍存在自发磁化。为使体系 能量减小,有限大的物质通常被分成若干小的区域, 不同区域的自发磁化方向则不同。 在无外加磁场情况下,系统总的磁矩趋向于相互抵消.这些小的区域称为磁畴.在外磁场下,由于畴壁的移动或者畴内自发磁化方向的改变而通常表现出很强的磁性。其另一个重要特点是存在一个临界温度,即居里温点 ，在 以上,由于热运动较强,致使自发磁化的消失,因此,居里温度是衡量引起自发磁化的微观作用大小的量度。 强磁性由于自发磁化方式的不同,可分为铁磁性、反铁磁性、亚铁磁性和螺磁性等，除反铁磁性外，这些磁性通常又广义地称为铁磁性。 纵观100多年近代磁学的发展历程,经历了由金属— 非金属—金属的过程。这个过程与磁性材料的发展过程相 互印证相互推动,但不是简单的重复，而是不断深入的理 论研究推动了磁性材料在性能和形态上的深刻变革。其中 一些主要的有重大影响的理论如下： 1894年 居里(Curie)发现了居里点，确定了顺磁磁化率 与温度成反比的试验规律(居里定律) 1905年 朗之万(Langevin)将经典统计力学应用到具有一 定大小的原子磁矩系统上，推导出居里定律 1907年 外斯(Weiss)假设了铁磁性物质中存在分子场, 形成自发磁化,推导出了铁磁性物质的居里—外 斯定律。 1927年 海脱勒(Heitler)和伦敦(London)在研究氦原子和 氢分子的结合能时,提出了静电作用能,这一能量 附加项导致了电子自旋在相对取向不同时能量会 有所差别.正是这种差别,导致了电子自旋取向的 有序。这一附加能量被称为交换作用能。 1929年 弗兰克尔(Frenkel)和海森堡(Heisenberg)以交换 能作出发点,建立了局域电子自发磁化的理论模 型,又称为海森堡交换作用模型。其交换作用 哈密顿可以写成 当交换积分A为正时，自旋趋于相互平行而呈现 铁磁性；当交换积分A为负时，自旋趋于反平行 而呈现反铁磁性或亚铁磁性；当A的符号和大小 是变化的，则可得到螺磁性或其它自旋结构。 1931年 布洛赫（Bloch）考虑到交换作用的远程效果， 把自旋结构看成是整体激发，开创了自旋波理 论，对接近0k的磁行为给出了正确的解释。 1958年 小口（Oquchi）和BPW（Beche-Peierls-Weiss） 考虑了自旋的近程作用，对临界点附近的相变行 为给出了更好的结果。 *