|
Программа спецкурса ФИЗИКА МАГНИТНЫХ ЯВЛЕНИЙ
Часть 1. СЛАБОМАГНИТНЫЕ ВЕЩЕСТВА 7 семестр, 36 часов, экзамен 1. Введение. Основные характеристики магнитного состояния вещества. Намагниченность. Восприимчивость. Магнитная проницаемость. Размагничивающий фактор. Основные термодинамические соотношения. Теорема Бора-Ван-Левен (Ван-Левен-Терлецкого). 2. Магнитные моменты многоэлектронных атомов. Атом в магнитном поле. Нормальный и аномальный эффект Зеемана. Эффект Пашена-Бака. Максимальные проекции полных магнитных моментов электронных оболочек атомов. Виды магнитного упорядочения в твердых телах. 3. Диамагнетизм атомов, ионов, молекул. Частота ларморовой прецессии. Классический прецессионный диамагнетизм и квантовый поляризационный. Диамагнетизм неметаллических кристаллов. Диамагнетизм электронов проводимости. Уровни Ландау. Осцилляции магнитной восприимчивости. «Сверхдиамагнетизм» сверхпроводников. 4. Классическая теория парамагнетизма. Пространственное квантование и обобщенная функция Ланжевена. Основные опытные данные о парамагнетизме систем слабовзаимодействующих атомов и ионов. Особенности парамагнетизма d-переходных групп. Парамагнитная точка Кюри. Парамагнетизм молекул. Обобщенная формула Ланжевена-Дебая. 5. Парамагнетизм неметаллических соединений. Влияние на магнитные ионы внутрикристаллического окружения (поле лигандов). Гамильтониан магнитного иона в кристалле. 6. Парамагнетизм металлов. Основные свойства идеального ферми- газа. Паулевской парамагнетизм электронов проводимости. Ванфлековский
парамагнетизм. Парамагнитная восприимчивость переходных металлов.
1. Приближение молекулярного поля в описании ферромагнетиков. Локализованные системы (модель Вейсса). Делокализованные системы (модель Стонера). Приближение молекулярного поля в описании фазовых переходов ферромагнетизм-парамагнетизм. Учет ближнего порядка. Модель Изинга. Метод Бете-Пайерлса-Вейсса. 2. Теория обменного взаимодействия. Определение обменного интеграла. Обменные взаимодействия в двухэлектронных системах. Приближения молекулярных орбиталей и Гайтлера-Лондона. Обменные взаимодействия в твердых телах. Прямое обменное взаимодействие в системах с локализованными электронами (модель Гейзенберга). Прямое обменное взаимодействие между делокализованными электронами: а) приближение квазисвободных электронов, б) приближение сильной связи. Обменные взаимодействия в переходных металлах. 3. Косвенные обменные взаимодействия в магнитоупорядоченных материалах. Косвенные обменные взаимодействия в ферромагнитных и антиферромагнитных диэлектриках. Модель Андерсона-Крамерса. Косвенные обменные взаимодействия в металлах. Модель Зинера. Модель Оверхаузера. Приближение РККИ (Рудермана-Киттеля-Касуйя-Иосиды). 4. Обменное взаимодействие в аморфных магнито-упорядоченных материалах. Методы описания атомной структуры аморфных сплавов и основные модели их структуры. Обменные взаимодействия в аморфных магнетиках с локализованными электронами. Модель Гейзенберга с учетом флуктуирующих обменных параметров. Обменные ваимодействия в аморфных магнетиках с делокализованными электронами. Особенности зонной структуры аморфных магнитных сплавов. 5. Сверхтонкие взаимодействия в магнитно-упорядоченных веществах. Гамильтонитан сверхтонкого эффективного магнитного поля на ядрах. Вклады в
магнитное поле на ядрах, обусловленные различными электронными состояниями. Фермиевские контактные взаимодействия. Связь сверхтонкого магнитного
поля на ядрах с локальными магнитными моментами ионов и спиновой плотностью делокализованных электронов. Эффекты локального атомного окружения.
Энергия магнитной кристаллической анизотропии (МКА). Феноменологическое выражение для энергии МКА. Экспериментальное определение констант МКА и их зависимость от температуры и состава. Природа МКА. Анизотропный обмен. Спин-орбитальное взаимодействие как источник МКА. Связь анизотропии с электронной структурой 3d- и 4d- ионов. Наведенная (ориентационная) и обменная анизотропия. Спонтанная магнитострикция. Связь магнитострикции с электронной структурой 3d- и 4d- ионов. Индуцированная магнитным полем магнитострикция. Теория магнитострикции Акулова. Магнитострикция в области смещения и вращения. Упругие напряжения и магнитострикция. Магнитострикция парапроцесса и ее связь с производными обменного интеграла по межатомным расстояниям. Зависимость магнитострикции парапроцесса от намагниченности и магнитного поля в области точки Кюри, согласно теории Белова. Влияние магнитного упорядочения на упругие свойства ферро- и антиферромагнетиков. Упругие модули ферромагнетиков. DЕ-эффект. Влияние всестороннего сжатия на намагниченность и температуру магнитного упорядочения. Обменная энергия и ее изменение при неоднородном распределении намагниченности. Методы определения обменных параметров. Энергия размагничивающего поля. Магнитостатическая энергия доменной структуры. Переходный слой между ферромагнитными областями. Оценка толщины и энергии граничного слоя. Размеры доменов и энергия, связанная с образованием доменной структуры в одноосном кристалле при отсутствии замыкающих доменов. Размеры доменов и энергия доменной структуры в одноосном кристалле с замкнутым магнитным потоком. Доменная структура в кубических кристаллах. Методы наблюдения доменной структуры. Исследование магнитных структур современных магнитных материалов с помощью электронно-микроскопических методов. Однодоменные частицы. Исчезновение ферромагнетизма при сильном уменьшении размеров образца. Супермагнетизм. Основные процессы намагничивания. Начальная восприимчивость при процессах вращения. Обратимые и необратимые процессы смещения границ доменов. Задержка смещения границ доменов вследствие задержки роста зародышей ферромагнитной фазы. Начальная восприимчивость и коэрцитивная сила по теории напряжений и теории включений. Процессы вращения вектора намагниченности по теории Акулова. Основные механизмы магнитного гистерезиса. Когерентные и некогерентные процессы намагничивания в системе малых магнитных частиц. Микроструктура и магнитные свойства систем из наноразмерных магнитных частиц. Магнитомягкие материалы. Кристаллические и аморфные сплавы на основе железа. Сплавы типа пермалоя. Нанокристаллические магнитомягкие материалы. Магнитожесткие материалы. Коэрцитивная сила и максимальная магнитная энергия для сплавов на основе железа, кобальта и редкоземельных металлов. Микромагнетизм и микроструктура современных магнитных материалов.
1. Введение. Понятие о магнитном резонансе. 2. Магнитный (электронный) резонанс в веществах, не обладающих атомным магнитным порядком.
3. Магнито-упорядоченные вещества в переменных магнитных полях.
4. Спиновые волны в ферро- и антиферромагнетиках. Экспериментальная проверка теории спиновых волн. Термодинамические свойства антиферромагнетиков. 5. Магнитооптические явления: эффекты Фарадея, Коттона-Мутона и Керра. Неупругое рассеяние света в магнитоупорядоченных кристаллах.
1. Магнитный и механический моменты атомов и ионов. Связь Рессель-Саундерса. Множитель Ланде.
1. Крупичка С. Физика ферритов.- М., Мир, т.2, 1976.
|