Borovik-ES-Eremenko-VV-Milner-AS-Lektsii-po-magnetizmu (№12. Исследование магнитных свойств аморфного ферромагнетика при помощи магнитометра)

УДК 537.б ББК 22.334 Б83 Боровик Е. С., Еременко В. В., Мильнер А. С. Лекции по магнетизму. — 3-е изд., перераб. и доп. — Мл ФИЗМАТЛИТ, 2005.— 512 с. — !БВ1ч1 5-9221-0577-9. Кратко изложены основные представления о магнитных свойствах вещества, а также основы учения о природе самопроизвольной упорядоченности в ферро- и антиферромагнетиках и технической кривой намагничивания, Даны краткие сведения о взаимодействии магнетиков с электромагнитным излучением: ядерном и электронном парамагнитном резонансах, ферро- и антиферромагнитном резонансах, о гамма-резонансе 1эффекте Мессбауэра). Предполагается, что читатель знает основы термодинамики и знаком с квантовой теорией в объеме курса атомной физики. Для студентов, специализирующихся в области магнетизма и изучающих общий курс физики в объеме, соответствующем программе физических факультетов университетов.

© ФИЗМАТЛИТ, 200б © Е С. Боровик, В. В Еременко, А С Мильнер, 2005 1ЯВ1х1 5-9221-0577-9 ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие . !. Магнитные свойства электронной оболочки атома ..... Планетарная модель атома.. Модель атома Бора †Зоммерфель. Атом водорода .. Пространственное квантование. Простая планетарная модель сложных атомов... Экспериментальные факты, не объясняемые простой планетар- ной моделью Спин.

Собственный магнитный момент электрона ... Векторная модель атома . Магнитный момент атома. Фактор Ланде.... Эффект Зеемана . Диамагнетизм электронной оболочки атома 11 1! 12 14 !5 Глава э 1.1 9 1.2 Я !.3 э 1.4 $ 1.5 16 19 21 25 26 28 $16 э 1.7 ~ 1.8 9 1.9 ~ !ЗВ Г л а в а 2. Термодинамика магнитных явлений............... 8 2 1 Общие закономерности .

э 2.2. Идеальные магнетики. 9 2.3. Магнето-термические и магнето-калорические соотношения... 92.4. Теплоемкость . 92.5. Особенности термадинамического поведения некоторых магнетиков. 9 2.6. Вычисление магнитного момента тела .................. 3! 31 32 33 34 35 36 38 38 42 46 49 Глава 4. Парамагнитные вещества 3 4.1. Классическая теория Ланжевена 94.2.

Свойства парамагнетиков в малых полях 53 53 54 Г л а в а 3. Экспериментальные методы исследования магнитной восприимчивости . 9 3.!. Источники магнитного поля $ Зг2,Макроскопические характеристики магнитных свойств вещества и основные методы их измерения ..................... 9 3.3.Методы измерения восприимчивости слабомагнитных тел 9 3.4.Методы исследования тел с большой восприимчивостью Оглавление 58 60 61 63 68 68 70 86 86 90 95 1!8 118 121 3 4 3. Сравнение с эксперилгентом. Пары щелочных металлов.

Соли редкоземельных элементов э 4 4 Магнитные свойства ионов переходных элементов и влияние поля кристаллической решетки э 4.5. Некоторые парамагнитные молекулы 94.6. Свойства парамагнетиков в сильных полях............... 94.7. Адиабатическое размагничивание и свойства парамагнетиков при температурах меньше 1 К Глава 5. Диамагнитные вещества.

э 5.1. Диамагнитная восприимчивость атомов и ионов 9 5.2. Свойства химических соединений.......... Глава 6. Магнитные свойства металлов......... 6 6.1. Свойства электронов проводимости в металле 9 6.2. Парамагнетизм свободных электронов............... э 6.3. Диамагнетизм свободных электронов 9 6.4. Экспериментальные данные о магнитной восприимчивости таллов. Сравнение с теорией 9 6.5. Свойства переходных металлов Глава 7. Ферромагнетизм: основные опытные факты и формальная теория Вейсса 3 ?.1 Кривая намагничивания и особенности свойств ферромагиетиков э 7.2 Формзльная теория ферромагнетизма . 9 7.3.

Гиромагнитные опыты. Г л а в а 8. Природа ферромагнитного состояния 9 8.1. Основные идеи э 8.2. Некоторые сведения из квантовой механики.............. 6 8.3 Молекула водорода и обменная энергия 9 8.4. Обменное взаимодействие и критерий ферромагнетизма ...... э 8.5 Зависимость свойств ферромагиетиков от температуры. Атомные магнитные моменты ферромагнитных элементов ........... Г л а в а 9. Антиферромагнетизм и ферримагнетизм . э 9.1.

Антиферромагнетизм 3 9.2 Ферримагиетики Г л а в а 10. Энергия ферромагнитного состояния 9 10.!. Характеристики технической кривой намагничивания....... 910.2. Энергия естественной, или кристаллографической, магнитной анизотропии 9 10.3. Энергия магнитострикционной деформации .............. 73 73 76 77 80 84 98 98 99 102 107 112 !27 !27 130 134 Оглавление 3104 141 147 149 3!0.5 6!0.6 150 150 151 155 Глава 8 ! 1.1 8 ! 1.2 3 ! 1.3 188 188 !89 !91 195 199 200 6!3.6 Глава 8!4.1 3!42 8!4 3 3 14.4 3!4.5 Глава $ 15.1 3!5.2 3!53 215 215 2!7 222 Глава 8!2.1 в 12.2 8 12.3 6!2.4 8!2.5 8 12.6 в 12.7 8!2.8 3 !2.9 Глава 8 13 1 8!3 2 ф 13 3 3!34 3!3.5 Экспериментальное определение констант магнитной анизотропии и их зависимость от температуры и состава ферромагнетика Энергия упруго деформированного ферромагнетика.........

Энергия взаимодействия ферромагнетика с магнитным полем .. 11. Магнитострикция. Магнитострикция поликристаллических ферромагнетиков Экспериментальные методы измерения магнитострикции.... Упругие напряжения и магнитострикция ............... !2 Доменная структура ферромагнетиков. Причина образования доменов Переходные слои между доменами ..................

Доменная структура в одноосном ферромагнитном кристалле Экспериментальное изучение ферромагнитных областей. Доменная структура в магнитно-многоосном кристалле .... Тонкая структура доменной границы......... Цилиндрический магнитный домен .......... Однодоменная структура.

Сверхпарамагнетизм. 13. Кривые намагничивания. Два типа процессов намагничивания Начальный участок кривой намагничивания Обратимые и необратимые пропессы смещения границ.. Обратимые процессы вращения. Теория Акулова. Влияние упругих напряжений на намагничивание ферромагне- тиков. Эффект Гопкинсона . !4. Магнитный гистерезис Причины и типы гистерезиса Гистерезис, обусловленный задержкой смещения границ между доменами Гистерезис, обусловленный задержкой роста зародышей пере- магничивания . Гистерезис, обусловленный необратимым процессом вращения Магнитная анизотропия у антиферромагнетиков и смещенная петля гистерезиса 15 Ферромагнетики в нестационарных магнитных полях Магнитная вязкость (магнитное последействие) ...........

Ферромагнетики в переменных магнитных полях Определение комплексной магнитной проницаемости и тангенса угла потерь. !59 159 160 163 168 !73 !77 180 184 186 201 201 20! 203 206 212 Оглавление 225 9 15.4. Дисперсия магнитной проницаемости Глава э 19.1 9 19.2 э 19.3 $ 19.4 9 19.5 9 19.6 322 328 Глава 9 16.! 9 16.2 9 16.3 $ 16.4 9 16.5 э 16.6 э 16.7 э 16.8 Глава 3 17.1 э 17.2 3173 9 17.4 9 17.5 9 17.6 э 17.7 $ 17.8 3 1?.9 Глава 9 18.! 9 18.2 ~ 18.3 э 18.4 9 18.6 э 18.6 э 18.7 16. Магнитные свойства ядер атомов .............. Обнаружение магнитных свойств ядер................ Энергия взаимодействия ядра с электронной оболочкой ....

Эффект Зеемана для сверхтонкой структуры Правила перехода Методы определения величины магнитных моментов ядер Измерение магнитного момента нейтронов ............. Основные результаты измерения магнитных моментов ядер Магнитные моменты нечетно-четных ядер ............. 17 Электронный и ядерный парвмагнитный резонанс Открытие парамагнитного резонанса...................

Теория ядерного парамагнитного резонанса Экспериментальные методы наблюдения ЯПР.... Применение ЯПР Теория электронного парамагнитного резонанса .. Методы наблюдения ЭПР Применение ЭПР в химии и биологии.................. Влияние внутрикристаллического поля и аннзотропия д-фактора Квантовые парамагнитные усилители ....

18. Ферромагнитный резонанс .. Введение Влияние формы образца на резонансную частоту ........ Влияние магнитной аннзотропии на резонансную частоту... Влияние доменной структуры на резонансную частоту..... Фактор Ланде Ферромагнитный резонанс ферримагнетиков Ширина линий ферромагнитного резонансного поглощения.. 19. Ядерный гамма-резонанс (эффект Мессбауэра)...... Резонансная флюоресценцня гамма-квантов ядрами свободных атомов. Аналогия с оптической флюоресценцией...........

Флюоресценция ядер в кристалле — эффект Мессбауэра..... Разрешающая способность, значение эффекта Мессбауэра. Схема опыта Применение эффекта Мессбауэра к проблемам физики твердого тела. Экспериментальные методы исследования эффекта Мессбауэра Результаты экспериментальных исследований магнитоупорядо- ченных кристаллов методом ядерного гамма-резонанса 230 230 233 238 242 243 246 249 251 25? 257 258 265 267 271 276 280 284 289 294 294 295 299 301 302 304 306 307 307 3!О 3!2 314 Оглавление 391 391 406 418 436 Глава 20. Стационарные магнитные структуры и влияние на ннх внешнего поля .

у 20 1. Нейтронографические исследования магнитоупорядоченных кристаллов и типы их магнитных структур................. т 20 2 Магнитная симметрия 3 20 3. Теоретические методы отыскания магнитных структур $ 20 4 Влияние внешнего магнитного поля на магнитную структуру кристалла. 8 20.5. Экспериментальное исследование опрокидывания магнитных подрешеток. Глава 2!. Динамика магнитной решетки.

Спиновые волны.... 8 21.1. Общие представления о спиновых волнах 3 21.2. Полуклассическая теория спиновых волн в ферромагнетике... 3 21,3, Спиновые волны в антиферромагнетике................. 8 21 4 Спектр спиновых волн в области малых квазиимпульсов 3 21.5. Экспериментальная проверка теории спиновых волн. Термодинамические свойства антиферромагнетиков . 3 21,6, Неупругое рассеяние нейтронов в магнитоупорядоченных кри- сталлах Глава 22. Антиферромагнитный резонанс и взаимодействие антиферромагнетиков со светом. 3 22.1.

Антиферромагнитный резонанс — метод определения энергетической щели в спин-волновом спектре антиферромагнетика ... 3 22.2. Поглощение света в антиферромагнетиках. Исследование спин— волнового спектра вблизи границы зоны Бриллюэна ........ 3 22.3 Рассеяние света в магнитоупорядоченных кристаллах ....... Гл а в а 23. Магнитные материалы для статического и низкочастотного режима зксплуатации 3 23.1. Введение 3 23.2. )Келезо — мягкий магнитный материал................. 3 23,3, Электротехническая железо-кремнистая сталь т 23 4.7!4елезоникелевые сплавы .

3 23.5.Мягкие магнитные материалы с особыми магнитными свойствами. Глава 24. Высокочастотные магнитные материалы и их применение 3 24 1 Ферриты. 3 24.2.Магнитные свойства ферритов 3 24.3. Некоторые магнита-оптические явления в ферритах......... 3 24,4, Некоторые применения высокочастотных ферромагнетиков .... 349 349 356 358 360 362 365 365 366 369 372 382 386 424 424 426 427 431 442 442 443 447 449 Оглавление 9 24.5. Основные типы ферритов, применяемых в технике высоких частот. 450 Приложение . Список литературы 503 503 Глава 25. Материалы для постоянных магнитов 925.1.