十二讲抗磁性与顺磁性.pptVIP

第三章 材料的磁学性能 顾修全 本章内容 基本磁学性能 抗磁性与顺磁性 铁磁体与反铁磁性 磁性的材料与分析 第二节 抗磁性与顺磁性 物质磁性的分类 物质的抗磁性 物质的顺磁性 金属的抗磁性与顺磁性 影响因素 测量与应用 1. 物质磁性的分类 磁体的分类 抗磁体 顺磁体 反铁磁体 铁磁体 亚铁磁体 第二节 抗磁性与顺磁性 物质磁性的分类 物质的抗磁性 物质的顺磁性 金属的抗磁性与顺磁性 影响因素 测量与应用 2. 物质的抗磁性 产生机理 郎之万顺磁性理论 第二节 抗磁性与顺磁性 物质磁性的分类 物质的抗磁性 物质的顺磁性 金属的抗磁性与顺磁性 影响因素 测量与应用 顺磁体的分类 正常顺磁体 磁化率与温度无关的顺磁体 存在反铁磁体转变的顺磁体 第二节 抗磁性与顺磁性 物质磁性的分类 物质的抗磁性 物质的顺磁性 金属的抗磁性与顺磁性 影响因素 测量与应用 4. 金属的抗磁性与顺磁性 传导电子的抗磁磁化率 ② 金属的顺磁性——泡利顺磁性 小结 第二节 抗磁性与顺磁性 物质磁性的分类 物质的抗磁性 物质的顺磁性 金属的抗磁性与顺磁性 影响因素 测量与应用 1. 原子结构的影响 惰性气体：抗磁性 非金属：除氧气、石墨外，都是抗磁性 金属：复杂，与在周期表中所处的位置相关 第二节 物质的抗磁性与顺磁性 物质磁性的分类 物质的抗磁性 物质的顺磁性 金属的抗磁性与顺磁性 影响因素 测量与应用 小结 抗磁性与顺磁性的特点 物理本质 郎之万顺磁性理论 弱磁性的测量方法 5. 影响材料抗磁性与顺磁性的因素 在外磁场作用下 电子的循轨运动要产生抗磁矩； 离子的固有磁矩产生顺磁矩，固有磁矩 来自于未相互抵消的自旋磁矩； 自由电子的主要贡献是顺磁性。 2. 温度的影响 抗磁性：在相变温度（熔化、凝固、同素异构转 变）影响抗磁磁化率； 顺磁性：影响很大。 居里定律 居里-外斯定律 3. 相变及组织转变的影响 当材料发生同素异构转变时，晶格类型及原子间距发生变化，会影响电子运动状态而导致磁化率的变化。例如，正方晶格的白锡转变为金刚石结构的灰锡时，磁化率明显变化。当材料发生其他相变时，也会影响磁化率，影响的规律比较复杂。 加工硬化对金属的抗磁性影响也很明显。 加工硬化使金属的原子间距增大而密度减 小，从而使材料的抗磁性减弱。例如，当 高度加工硬化时，铜可以由抗磁变为顺磁。 退火与加工硬化的作用相反，能使铜的抗 磁性重新得到恢复。 4. 合金成分与组织的影响 合金由不同元素和形式组成时对磁性会有很大的影响，形成固溶体合金时磁化率因原子之间结合的改变而有较明显的变化通常，由弱磁化率的两种金属组成固溶体时，其磁化率和成分按接近于直线的平滑曲线变化，如Al-Cu合金的α固溶体等。由抗磁金属为溶剂、强顺磁金属(或铁磁金属)为溶质形成固溶体时，情况则比较复杂。当固溶体合金有序化时，由于溶剂、溶质原子呈现有规则的交替排列，使原子之间结合力随之改变，因而导致合金磁化率发生明显变化。 合金形成中间相(金属化合物)时，其磁化率将发生突变。中间相结构中由于自由电子数减少，几乎无固有原子磁矩，所以中间相的抗磁性很高。 当形成两相合金时，在两相区范围内，其磁化率随成分的变化呈直线关系。 Cu-Zn合金的磁化率 磁化率随合金成分变化规律 * * 奥地利物理学家，本世纪初一位罕见的天才，对相对论及量子力学都有杰出贡献，因发现“泡利不相容原理” 而获1945年诺贝尔物理学奖。这个原理是他在1924年发现的，对原子结构的建立与对微观世界的认识有革命性的影响。 泡利有成就的研究还涉及以下几个方面：相对论量子电动力学、基本粒子的自族与统计分布律的关系、气体和金属的顺磁性（导致了金属中的电子量子论）、把单粒子的波动理论推广到多粒子、介子的解释及核力等等。在理论物理学的每个领域里，泡利几乎都做出过重要贡献。 泡利（Pauli ) 1900-1958 朗道（1908～1968）苏联著名的物理学家。最著名的贡献有“朗道十诫”：量子力学中的密度矩阵和统计物理学 (1927)；自由电子抗磁性的理论(1930)；二级相变的研究(1936～1937)；铁磁性的磁畴理论和反铁磁性的理论解释(1935)；超导体的混合态理论(1934)；原子核的几率理论(1937)；氦Ⅱ超流性的量子理论(1940～1941)；基本粒子的电荷约束理论(1954)；费米液体的量子理论(1956)；弱相互作用的CP不变性(1957)。因凝聚态特别是液氦的先驱性理论，被授予1962年诺贝尔物理学奖。 一切物质都具有磁性，任何空间都存在磁场， 只是强弱不同而已。 磁化率：材料的磁化强度M与外磁场强度H的