М.И. Каганов, В.М. Цукерник - Природа магнетизма (1119321), страница 19
Текст из файла (страница 19)
К!1У!с1еББ1-'к! дв1йкеиБЯ адсктР11иссв в ие)11и:дис1ес1ГГЗ! иоде к)Б1стз!1Л11с1с*скОЙ 11С1псткя ЗВ1Б1изегся сиеияадьБзя ''1звз КВЗИГОВОВ С ИЗИКБ ТВСГ1дси и ТЕЛГ --- 31!и!И1Д 111Е-71ИЯ. ОТИИ И3 ВЫВОДСЗ! зтой тг 11РБ11 1ЛЗС1Г1: В Ряде 07!У !Зев ДГВИжЕББЕ Зс1сагт~Ю1!3 В 11ЕИ1СТ1СЕ К111ЯО10 СсИТЗ11, К1сЗВИСЬГсООДИЫМ '), Взассиив В Вь1рзые1сяи ("!.1кс) огбь1си1710 Бассу адектроиа Хис — 31)ссСЕКТ11В1сСЯ1 И! ', 7. 1Ь ЯЯТ11Я, С!ТО (сгу 26) Огл1О ие зф,,гктсисигсй с!Вссаз йт йбь1кийй уси171звзет В,* ЗБЬ1йд11ПС151И' ЗЛЕКТ1101И! С БОИ!!МИ 1 С'с1ГЕ1КИ. г ак ЯангдитсЯ В11иисз! 1и!е с'1*!01С 11гс1)г1тдь! !Ис-33 Зз Бе!'ы и,,-~ где.' 1зк как велияииз 1сз 1ттоиг 1Я11сз р В Эту 3;скк1су 111 Вкл1сйсгзетси (101бствсии1111 мз1'иитиыи ТИЗКИТ 3;и! Т)кн1З С10ЛЬ Зкс сиИТИЯИВВЗ КЗ)сЗКТ1 йигтикса с1агйсза скссдаас (дзтздскос' ссысБ — якобы, !созга) язйгдз р: !«! !Каса .Дкк" «;:;,. сд "зк ДЬ ыектроиа, как и его заряд г, оба оии ие связаны с дви-'.
жепием электрона в решетке а), то из формул (2.22) и (2,25) легко получится (2. 27) Эффективная масса электрона бывает меньше его «настоящей» массы, иногда, как это ии парадоксальпо, даже во много раз. Эти металлы заведомо диамагпитпы. 'рак объясняется большой диамагпетнзм ВЕ ч 6. Сверхпроводники — идеальные диамагпетики Если из всего рассказа о дпамагиетизме Ландау постараться сделать содержательпуго «выжимку» и сформулировать причину его возппкповеиия, то, пожалуй, останется вот что: диамагпетизм возпикает благодаря вращенизо электронов вокруг магкптцых сжговых линий.
А то, что ддя расчета кадо применять заканы кваптовои мехаиики, очевидно: ведь речь идет о движении микроскопических частгщ — электронов. Каждый электрон проводимости движется иезавпсимо ОТ ДРУГИХ. 10, ЧТО ЦИКЛОТРО1шая ЧаСТОТа Го« .=- атт Ийп одна и та же для всех электронов, в каком-то смысле случайность. В более строгой теории, учитывгиощей поле ионов, это свойство пе сохраняется: скорость врагцезц:.я электронов зависит от их энергии и от проекции импульса иа магнитное поле.
Это обстоятельство несколько изменяет формулы квантования и, тем самым, меняет величину диамапштпой восприимчивости. А могут ли электроны под действием мащштпого поля врашаться вокруг пего как нечто целое —. пу, скажем, как движется вода во вра~цагощемся сосудеэ В обычпых условиях, безусловно, иет. Согласованное врагцепие *) Это сказано, искался, «липком сильно: в некоторых дросодннках существенно взаимодебствве собственного магнитного момента электрона с орбитальным магнитным моментом электронов и ионов (оно называеижк тнн-одгзнщлльным). Из-за спин-орбитального взаимодействии изл~енкетсн собственный магнитный «ил~сит электрона.
Кроме того, магнитныб момент электрона ощущает результат налим«действии с другана электрона«1н. Это также может изменить значение и. Важно то, нто и т'= еду«ми*с и поэтому заведомо Х ~- еуакп электронов означает, что по пргевсгдггнку те кт макроскопический ток. Ио проводинк должен нагреваться, а тстк затухать. Маггпп'псе гюле, которое при своем включении возбудило это двпхкешге, не может поддерживать ток, так как ие г.роизводит работы. Итак, согласованного движения электронов пет» 11о ... всшдз есть исключеггггя из правил.
И всегда Этн ИСКЛЮЧСНПЯ ИОДтВЕРжДЗГОт ПРЗВИЛа -- ПРаВДа, ЕСЛГг разобраться, почему исключение дА гозможгггь Больиигнство металлов нри очег:ь шгзких темпера- пег'""ьне' щп "генг,е турах (вблизг1 абсолготггого пуля) переходит в своеобразггое гдгдх- гдггГ» сггерхпиоводупцее состояние "), гт'гел" ее гж г теегще характеризуююееся равным и»- лю сопротивлением. Металлы в 'г Г сверхпроводягйем состоягши называют сверхпроводниками. Мы » не. 29. »Ьвггвмхгп со- стояния сверхпровадинкз.
их Уже Упоминалп в пеРвом па- Крявт, Н .. и, 1т» отдераГрафе этой глаВы. ляег нормалы.ое ссстоя- Р сверхпроводпиках могут нне от сверхпрсводящеггм течь незатухающие токи. Сверхпроводимость была открыта в 1911 г. Х. Камер- линг — Оппесом при измерении проводимости ртути и долгие годы причина возникновения сверхпроводягпего состояния была загадкой. Только через 45 лет (в 19бб г.) Бардин, Купер и Шриффер построили микроскопическую теорию этого уникалыкжо явления.
Мы, к сожалению, лишены возможности рассказать о сверхпроводимости подробгго. Огрип;чились констатацией: в сверхпроводнггюх мгжут течь незатухающие токи. Как это отразится иа их магшпньгх свстгйствахз »г' ЭЛЕктрОНОВ ВОЗПГГКВСТ ВОЗМОжнОСТЬ ВООЙГдЕ Ш,ГтОЛК- путь магнитные силовые лгшии из толщи металла. Для этого по поверхности сперхпроводника должен протекать ток, создаюшггй магнитный моькнт п411', паправленньш ггрсттггвоггсгчсгжггсг маыпгпюгг; гтосгю и равггыи по вслпчигге-г/ ггггй)'.Итак, и свг рхпроводвике Ь' =,гт*-1 4ппФ =-О, и '» Ыв сеюднящивп день семен высоквя темщоегура сьерхпроеодщиегс, иеремде у витые. Ынз рпвнн 23'.
Кщ;л мы пнселн тту кгппу, мы остквнлп своооднымп месте для итзввигггг вгщесгг'в и рекс.рдно высоков тг миерзтуры переходе. Все гремя пду" понскя высокотемггерктурных сверхпронодинкон. »»ргггггденпггй здесь выиество открыло в»ЗТЗ г. 4 и, гг Ю:м.ев, и и Пуьенник ггсрыцхччгЗппк — псчтспче..Ж Оппднпутгпл и. ° п,сы::у -~:сктропог возппьпст возстсткнчкт, ,ю .иччерхпосги ..у Оот' сч протекать т~ ка. Это рнто(п:- чс кпй прпе":. В сверхпроводппках, помещеш1ых в мс~- нитном п.ле, ь;е по тнк и происходит: возникает .шгсрхвос*,ш„й ток, благодпрн которому магнитные с, лишне гпн 1 вьынлнпппюгсд из толщи сверхпрогодника. Этот эффект носит назва- ..,,;йкт: ""- -:;д-Я~4';::.в( пие эффекта Ыейсснсд . ";Ф. .' х~'.":'::-.':": кпвпегся потому что это энергетически выгода,в;„,.рс, ...
',:"' '-,""" по — энергия металла йв'йгатвчвтх;-.;йи . ' при В =. О меньше, чем при В ~ О. (Строго го- "".'4! 'че~~'' вора, ток в сверхпроводнике течет не по поверхности, а в приповерхно"р отцом слое толщиной Ь = !О-' см.) ние: описанное здесь поведение сверхпроводпиков ёаблктдается в срав. е~ 1штельпо слабых маг- нитных новях. Сильное Рнс.
ЗО. ййагннтнав подушка. Маг- магнитное поле разруннт, парнщнй над сверхпровсдл- Шает свсрхпроводимос'тЬ щей тарелкой. — под его воздействием металл переходит в нормальное (несверхпроводящее) состояние. На рис. 29 нзобраакева диаграмма состояния сверхпроводника. Видна граница существования сверхпроводящего состояния. Выталкивание магнитного поля нз сверхпроводника на~ладно демонстрируется парением магнитика над сверхпроводником а) (ргкх ЗО).
") Задача. Объвснпте, почему мапщт, нзобращенный па рве. ЗО, не гадает. Впервые вксперннент с парвщвн;;канатом бщт вродекюнстрнрован В. К. Аркадвевын в ИМ5 г. В настоящее арена вто валенке заходит техвн ~еское прнмевенпе, Среди твердых тел есть такие, которые салопгуоуазесулоно, под действием внутренних сил, памагнннпваются н потому могут служить макроскопинескими уустонууууусгуаууу магунутгуого поля. Это — ферроауа, неууууугси„ Феррстауагууетизьу существует не при всех температурах. 1)12н повьшуении температуры собственный спонтанный ауау.у2уутный момент тела умепьщается и при некоторой ЗУ„Г2: Есу Ркс. 3! .
заык амость сг2оуутл2- 22ого магккткого момента ку от тсмосраттрм. - гее и ото 4.,2 У,'Е температуре Т„пазываемои угуелоеХуатуХуой Хбори, обращается а пуп. (конеипо, если отсутствует магнитное поле„ т. е, прн ХХ =- О). Рыще температуры Кюри ферромагнетики суть параауагууетуууггу.
гусе фуууруузуааууеоууукуу ори высокой уууелууерауоурре— гуагуаяууеууеупуухуу, Йо Йе все оаХуилаенелуики ууруу низкой угуелутергууууууХуе — у)уеХуроууагиеупикуу. Зууачеууууя температуры Кюрн Т, и плотности спонтап- ноГО маГннтноГо уагуиеуутуу г4!а (прн Х ->. О) 'г' угнали'иых материалов различууы (см. табл. Ъ'). Температурууая зависимость плотности спонтанного мапуитпого момента уг (Х) пикеля показана па рнс. 31 тасу2кца у ег ~ со Веакст ао 2733 2443 5022 2043 2403 ЬЛ В 1, Атомиые магиитики уиорядочивают сами себя Нсследоваиие физических систем, состоящих из макроскопического числа частиц, взаимодействующих друг с другом, — одна из сложпевшпх задач кваитовои физики.
Хотя существунл достаточпо общие методы решения таких задач, едииып рецепт отсугствует. В каждом конкретиом случае приходится создавать более или мессе адекватную модель, упрощая задачу вастолько, чтобы оиа допускала последовательное математическое решение. Сравиеиие с экспериментом, опенка отброшенных членов позвопяют установить область применения модели.
Часто модель описывает ситуацию «о общих .ертзх», отклоняясь от истипы в подробиостях. Это краткое предисловие имеет целью предупредить 1итателя: то, что будет рассказано в дапиом параграфе,— упрощеииая модель ферромагиетизма, кюдель, улавлнвающая поведение системы, ио пе претендующая на детальиое описание. Называется оиа моделью саюсссгласссаннсгс исля. Такое названые она получила после того, как нашла себе применецие в разных областях физики коиденсировацпого состояиия. В применении к ферромагиетизму ее иазывают моделью Кюри — Вейсса, так как она объясиила происхождеиие закона Кюри— Вейсса (см. стр. 67, формулу (2.2)). й)ы будем исходить из факта существования газа лагиитцых стрелок, гедь каждый ферромагнетик, как уже было сказано, при высокой температуре — иарамагцетик. Для дальнейшего представьте себе кристалл, в каждом узле которого атом, сиабженпый стрелочкой— мапиьтиым момеитом (рис.
32). Чтобы избежать громоздких расчетов, будем считать: ,) =- 1!2, с = 2, а тл имеет два значения -',-1/2 и — 112; магнитиый момент отдельного атома равен магпетоиу Бора р. Зго пе то упрощение, о котором шла речь выше. От этого упрощения легко отказаться и рассматривать газ магнитных стрелок с произвольным значением моиеита количества движения,У каждого магнитика.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
