к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Магнитная анизотропия

Магнитная анизотропия - зависимость магн. свойств (в узком смысле - намагниченности)от выделенного направления в образце (магнетике). Существуют разл. виды М. а. Зависимость намагниченности от её направления относительно кристаллографич. осей в кристаллах наз. естественной кристаллографической М. а. Кроме того, М. а. может возникать вследствие магнитоупругих деформаций, при наличии внеш. или внутр. напряжений (наведённая М. а.), а также из-за анизотропии формы образца. М. а. существенно влияет на процессы намагничивания п перемагничивания, на магнитную доменную структуру п др. свойства магнетиков.

Энергию кристаллографич. М. а. однородно намагниченного ферромагнетика можно записать в виде

2562-2.jpg

где 2562-3.jpg - направляющие косинусы вектора спонтанной намагниченности M, а р, q, r - целые числа. Коэф. Кpar (р+q+r=2n) наз. константой М. а. порядка п. В теории М. а. часто используется вместо (1) разложение по сферич. гармоникам. Конкретный вид выражения (1) и число линейно независимых коэф. Kpqr при данном п полностью определяются симметрией кристалла. Константы М. а. являются функциями внеш. параметров: температуры Т, давления Р и т. д.

Из (1) следует, что2562-4.jpgимеет минимумы и максимумы при определённых значениях 2562-5.jpg . Соответствующие направления наз. осями лёгкого намагничивания (ОЛН) и трудного намагничивания. В отсутствие внеш. магн. поля Н вектор спонтанной намагниченности М (внутри домена)направлен по ОЛН. В поле Н он поворачивается, приближаясь к направлению поля с возрастанием его величины. Критич. значения Н=НA, при к-рых М устанавливается по H при намагничивании в трудных направлениях, наз. полями анизотропии. Значения НА связаны с константами М. а. Так, для кристалла кубич. сингонии при намагничивании вдоль оси [110], а также для кристаллов гексагональной сингонии HA = 2K/M. Типичные кривые намагничивания монокристалла Fe с объёмноцентрированной кубич. решёткой приведены на рис. 1.

2562-6.jpg


Константы М. а. могут быть определены из эксперим. данных: 1) по площади кривых намагничивания 2562-7.jpg для разных кристаллографич. направлений; 2) по измерению крутящих моментов в анизометре магнитном; 3) по закону приближения магнетика к состоянию магн. насыщения (в поликристаллах); 4) по частоте ферромагнитного резонанса. В нек-рых случаях (редкоземельные металлы) можно использовать связь констант М. а. с анизотропией парамагн. восприимчивости. Значения Кп определены для большинства магн. материалов в широком интервале температур. На рис. 2 приведены К1К2)для Fe [в отличие от определения (1) нумерация констант М. а. здесь дана в порядке их следования, без учёта констант, обращающихся в нуль из условий симметрии]. М. а. в ферри-магнетиках, антиферромагнетиках и слабых ферромагнетиках (см. Ферримагнетизм, Слабый ферромагнетизм)имеет обычно более сложный характер, чем в ферромагнетиках.

Теоретич. исследования М. а. направлены на установление осн. микроскопии, механизмов возникновения анизотропии и определение значений и температурной зависимости коэф. Кп. С точки зрения природы М. а. все магнетики делятся на два типа: спиновые и орбитальные. К первым относятся магнетики на основе d-переходных элементов (группы Fe), ко вторым - редкоземельные 4f-магнетики. Среди магнетиков группы урана имеются представители обоих типов. В спиновых d-магнетиках орбитальные моменты L электронов почти заморожены (см. "Замораживание" орбитальных моментов), так что квантовомеханич. ср. значения 2562-8.jpg и магн. момент атомов (ионов) определяется величиной их спина. Спины S сами по себе "не чувствуют" анизотропии кристалла. М. а. возникает за счёт частичного размораживания моментов L cnuн-oрбumалъным взаимодействием (СОВ) с энергией 2562-9.jpg (2562-10.jpg - постоянная СОВ). При этом малый размороженный момент l ориентируется вдоль ОЛН, ориентируя, в свою очередь, суммарный спиновый момент за счёт СОВ. Энергия М. а. для этого случая (одноосная анизотропия)2562-11.jpg2562-12.jpg, где 2562-13.jpg- разность энергий электронов в состояниях, для к-рых матричный элемент L отличен от нуля. Т. о., М. а. представляет собой результат совместного действия анизотропного внутрикристаллического поля и спин-орбитального взаимодействия.

Ф. Блох и Г. Джентиль (F. Bloch, G. Gentile, 1931), а затем Дж. Ван Флек (J. Van Vleck, 1937) рассмотрели М. а. в модели локализованных спинов. Н. С. Акулов (1936) для кубич. кристаллов и К. Зинер (С. Zener, 1954) в. более общем случае путём усреднения зависимости энергии М. а. от отклонений магн. момента в поле кристалла получили температурную зависимость Кп (при разложении по сферич. гармоникам):

2562-14.jpg

где М - спонтанная намагниченность. Ф-ла (2) была получена затем во мн. работах (в т. ч. в рамках теории спиновых волн), однако её согласие с экспериментом в ряде случаев неудовлетворительно. Так, напр., в металлах часто наблюдаются даже изменения знака Кп(Т). Имеются разл. попытки улучшения теории (в частности, путём учёта теплового расширения магнетика), но осн. причина плохого согласия теории и эксперимента связана, по-видимому, с неприменимостью модели локализованных спинов к зонным маг-нетикам (см. Зонный магнетизм).

В d-металлах величина2562-15.jpg (т, т' - номера вырожденных подзон, k - квазиимпульс электрона). Оценки 2562-16.jpg и 2562-17.jpgне очень точны. При 2562-19.jpg эрг, 2562-20.jpg эрг значение 2562-21.jpg эрг. Т. о., 2562-22.jpgэрг, где 2562-23.jpg - энергия размороженного момента l во внутрикристаллич. поле. Намагничивание в этом случае обусловлено отклонением S от ОЛН в меру отношения 2562-24.jpg. При этом l практически не отклоняется из-за большой величины 2562-25.jpg. При 2562-26.jpgЭ спиновая намагниченность насыщается. Расчёты функции2562-27.jpg для d-металлов (Е. И. Кондорский, 1971) показали сильную зависимость М. а. от деталей зонной структуры магнетика.

2562-18.jpg


В орбитальных 4/-магнетиках М. а. определяется энергией полных атомных моментов J=L+S во внутрикристаллич. поле. Энергия СОВ в этом случае велика. 2562-28.jpg (в противоположность d-магнетикам), в силу чего при намагничивании вектор J вращается как единое целое, а константы М. а. определяются энергией моментов J во внутрикристаллич. поле. Так, для одноосных кристаллов

2562-29.jpg

где 2562-30.jpg- коэф. Стивенса, rf - радиус f-оболочки, 2562-31.jpg - эффективный заряд ина, с и а - параметры решётки. Ф-ла (3) соответствует одноионной анизотропии и удовлетворительно согласуется с экспериментом как по порядку величины (K1~108 эрг/см3), так и по зависимости (через 2562-32.jpg) от номера элемента в ряду редкоземельных металлов (К1 меняет знак между Но и Er, Nd и Рт, как это и наблюдается на опыте).

Помимо одноионного вклада (3) в энергию М. а. существуют также т. н. двухионные вклады, обусловленные анизотропным обменным взаимодействием магн. ионов и их диполь-дипольным взаимодействием. Определение величины этих вкладов возможно по концентрац. зависимости Кп в сплавах. Существующие эксперим. данные указывают на преимущественно одноионный характер М. а. в 4f-магнетиках.

Большая величина М. а. в редкоземельных элементах имеет решающее значение для создания рекордно жёстких магн. материалов (типа SmCo5), имеющих широкое техн. применение.

Высокие значения констант М. а. наблюдаются также в нек-рых соединениях актинидов, напр. в US 2562-33.jpg эрг/см3 (см. Актинидные магнетики).

Литература по магнитной анизотропии

  1. Туров Е. А., Физические свойства магнитоупорядоченных кристаллов, М., 1963;
  2. Бердышев А. А., Введение в квантовую теорию ферромагнетизма, ч. 3, Свердловск, 1970;
  3. Вонсовский С. В., Магнетизм, М., 1971;
  4. Лесник А. Г., Наведённая магнитная анизотропия, К., 1970;
  5. Кондорский Е. И., Зонная теория магнетизма, ч. 1-2, М., 1976-77.

Ю. П. Ирхин

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

(время поиска примерно 20 секунд)


Знаете ли Вы, что низкочастотные электромагнитные волны частотой менее 100 КГц коренным образом отличаются от более высоких частот падением скорости электромагнитных волн пропорционально корню квадратному их частоты от 300 тысяч километров в секунду при 100 кГц до примерно 7 тыс км/с при 50 Гц.

НОВОСТИ ФОРУМА

Форум Рыцари теории эфира


Рыцари теории эфира
 19.10.2020 - 11:38: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> Биологическая безопасность населения - Карим_Хайдаров.
19.10.2020 - 11:37: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
19.10.2020 - 11:34: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> РАСЧЕЛОВЕЧИВАНИЕ ЧЕЛОВЕКА. КОМУ ЭТО НАДО? - Карим_Хайдаров.
19.10.2020 - 11:32: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Вячеслава Осиевского - Карим_Хайдаров.
19.10.2020 - 08:26: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> ПРАВОСУДИЯ.НЕТ - Карим_Хайдаров.
19.10.2020 - 08:22: ТЕОРЕТИЗИРОВАНИЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ - Theorizing and Mathematical Design -> ФУТУРОЛОГИЯ - прогнозы на будущее - Карим_Хайдаров.
19.10.2020 - 08:19: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Игоря Кулькова - Карим_Хайдаров.
18.10.2020 - 20:44: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от проф. В.Ю. Катасонова - Карим_Хайдаров.
18.10.2020 - 20:17: СОВЕСТЬ - Conscience -> РУССКИЙ МИР - Карим_Хайдаров.
18.10.2020 - 20:16: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Владимира Николаевича Боглаева - Карим_Хайдаров.
17.10.2020 - 19:46: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Проблема народного образования - Карим_Хайдаров.
17.10.2020 - 18:57: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> ПРОБЛЕМА КРИМИНАЛИЗАЦИИ ЭКОНОМИКИ - Карим_Хайдаров.

Боровское исследовательское учреждение - Bourabai Research Bourabai Research Institution