铁磁性材料的自发磁化理论和磁畴结构.ppt
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1、铁磁性材料的自发磁化理论及磁铁磁性材料的自发磁化理论及磁畴结构畴结构2014年年4月月25日日 2汇报内容汇报内容 物理学基础物理学基础自发磁化理论自发磁化理论磁畴结构磁畴结构 31.物理学基础物理学基础1.1基本磁学量基本磁学量磁矩磁矩m磁化强度磁化强度M磁场强度磁场强度H磁感应强度磁感应强度B磁化率磁化率磁导率磁导率退磁场退磁场Hd微观量,矢量,微观量,矢量,m=iS,磁偶极子磁性的强弱和方向。,磁偶极子磁性的强弱和方向。宏观量,矢量,宏观量,矢量,M=m/V。描述空间内任意一点的磁场参量。描述空间内任意一点的磁场参量。与介质有关,与介质有关,B=0(H+M)=M/H,表征材料磁化难易程度
2、。,表征材料磁化难易程度。=(1+)=B/0M,表征材料导通磁力线的能力。,表征材料导通磁力线的能力。表征材料反抗外磁场的能力;表征材料反抗外磁场的能力;Heff=Hex-Hd;Hd=NM,大小与磁体形状和磁极强度有关;,大小与磁体形状和磁极强度有关;退磁能退磁能:Fd=1/20NM2,是磁体体现磁畴的主,是磁体体现磁畴的主要原因。要原因。41.物理学基础物理学基础1.2物质磁性分类及特征物质磁性分类及特征根据磁化率根据磁化率=M/H的大小和符号,分为五种:的大小和符号,分为五种:抗磁性抗磁性顺磁性顺磁性反铁磁性反铁磁性铁磁性铁磁性亚铁磁性亚铁磁性(无磁矩)(无磁矩)(有磁矩)(有磁矩)弱磁性
3、弱磁性强磁性强磁性TnTc0011 51.物理学基础物理学基础1.3磁性起源磁性起源物质的磁性来源于原子的磁性;物质的磁性来源于原子的磁性;原子的磁性来源于原子中电子及原子核的磁矩;原子的磁性来源于原子中电子及原子核的磁矩;原子核磁矩很小,原子核磁矩很小,在我们所考虑的问题中可以忽略。在我们所考虑的问题中可以忽略。电子轨道运动产电子轨道运动产生电子生电子轨道磁矩轨道磁矩电子自旋运动产电子自旋运动产生电子生电子自旋磁矩自旋磁矩原子的原子的总磁矩总磁矩物质磁性物质磁性的起源的起源因此,研究原子中因此,研究原子中电子的分布规律电子的分布规律及其对原子磁矩的影及其对原子磁矩的影响是至关重要的。响是至关
4、重要的。61.物理学基础物理学基础1.3磁性起源磁性起源核外电子结构用核外电子结构用4个量子数表征:个量子数表征:主量子数主量子数n决定电子轨道大小,决定电子轨道大小,n=1,2,3角量子数角量子数l决定电子轨道形状,决定电子轨道形状,l=0,1,2,n-1磁量子数磁量子数ml决定电子轨道方向,决定电子轨道方向,ml=0,1,2,l自旋磁量子数自旋磁量子数ms决定电子自旋方向,决定电子自旋方向,ms=1/2电子分布原则:电子分布原则:能量最低原理能量最低原理泡利原理泡利原理 71.物理学基础物理学基础1.3磁性起源磁性起源方法:玻尔原子轨道模型方法:玻尔原子轨道模型+量子力学理论量子力学理论电
5、子的轨道角动量电子的轨道角动量和轨道磁矩和轨道磁矩电子自旋角动量电子自旋角动量和自旋磁矩和自旋磁矩只考虑只考虑 未填满壳层未填满壳层磁性电子壳层磁性电子壳层(=P)原子的总角动量原子的总角动量和总磁矩和总磁矩 81.物理学基础物理学基础1.3磁性起源磁性起源原子的总角动量和总磁矩:原子的总角动量和总磁矩:是电子的轨道角动量(磁矩)和自旋角动量(磁矩)以矢量叠加方式合是电子的轨道角动量(磁矩)和自旋角动量(磁矩)以矢量叠加方式合成的。成的。lsJ?L-S耦合耦合 Z=82j-j耦合耦合PL=pliPS=psiPJ=PL+PSpj=pl+psPJ=pj铁磁物质大多采用铁磁物质大多采用此种方式!此种
6、方式!92.自发磁化理论自发磁化理论2.1 自发磁化的唯象理论自发磁化的唯象理论 外斯:铁磁性分子场理论外斯:铁磁性分子场理论分子场假设分子场假设磁畴假设磁畴假设在有净磁矩的同时,铁磁性物质的原子磁矩还受到物在有净磁矩的同时,铁磁性物质的原子磁矩还受到物质内部的质内部的“分子场分子场”的作用,它导致了自发磁化,即的作用,它导致了自发磁化,即在无外加磁场时,仍然呈现出微观磁矩的有序排列。在无外加磁场时,仍然呈现出微观磁矩的有序排列。(:分子场系数):分子场系数)TTc时,铁磁性转变为顺磁性,热骚动能破坏了分时,铁磁性转变为顺磁性,热骚动能破坏了分子场对原子磁矩有序取向的作用。子场对原子磁矩有序取
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