材料物理2010第3章10.1-2 材料磁性来源与分类 -110112VIP专享VIP免费

材料物理上海大学材料物理第10章磁学性质主要内容材料磁性来源与分类：原子磁矩，分类：顺磁性、抗磁性、反铁磁性、铁磁性、亚铁磁性磁学理论：分子场理论、交换作用理论、磁畴和技术磁化理论磁性材料分类及应用：软磁材料、永磁材料、旋磁材料、压磁材料、特磁材料磁电子学和巨磁电阻效应材料物理上海大学10.1材料磁性来源与其分类任何物质都具有磁性，只是有的物质磁性强，有的物质磁性弱；任何空间都存在磁场，只是有的空间磁场高，有的空间磁场低。磁性在物质的不同层次普遍存在，在微观世界的原子、原子核和基本粒子中存在，在宏观世界的各种材料中存在，在宇宙各种星体和星际物质中存在。材料物理上海大学（一）、描述磁性的物理量1、磁矩：磁矩是表征磁性体磁性大小的物理量。磁矩愈大，磁性愈强，即物体在磁场中所受的力也愈大。2、两个常用单位：玻尔磁子：核磁子：注意：玻尔磁子的大小大约是核磁子的1840倍。T/J105.0512me27-pNT/J109.2732me24-eB材料物理上海大学3、磁化强度与磁化率磁化强度(M)：是描述物质被磁化后其磁性强弱的一个物理量。物质的磁化过程实质上是其内部分子磁矩取向的过程，所以定义磁化强度为单位体积内分子磁矩的总和。另一方面，磁化过程是由于外磁场的作用而引起的，磁化强度M必随外磁场H的增大而增强，故：m称为磁化率或磁化系数。HχMm材料物理上海大学物质的磁性电子的轨道磁矩电子的自旋磁矩原子磁矩物质磁性原子磁矩＝Σ物质磁性具有普遍性物质表现何种磁性原子磁矩间相互作用外加磁场的作用材料物理上海大学1、电子的磁性原子中的电子磁性有由电子的自旋产生的自旋磁矩和电子环绕原子核作轨道运动产生的轨道磁矩。对于不处于原子中的自由电子说来，就只有自旋磁矩，是电子具有的内禀磁性,常简称电子磁矩电子的自旋磁矩：2(1)3eBBss电子的轨道磁矩：（二）、微观粒子的磁性Bl1ll)(材料物理上海大学2、质子和中子的磁性：根据狄拉克的相对论性波动方程，质子的磁矩是一个单位核磁子，中子由于不带电，因而磁矩是零。但实验测得的质子磁矩却为5.6个单位核磁子，中子磁矩是-3.82个单位核磁子。为什么？一个质子由两个上夸克和一个下夸克组成，一个中子由两个下夸克和一个上夸克组成。夸克是有电荷和磁矩的，上夸克带+2/3e电荷，下夸克带-1/3e电荷。质子和中子的磁矩就是由夸克贡献的。上、下夸克的质量略微不同，这造成质子与中子的质量略有差别。材料物理上海大学3、原子的总磁矩：原子的总磁矩：原子的总角动量和总磁矩由所含电子的轨道与自旋角动量耦合而成，一般采用L-S（Russell-Saunders）耦合。BJ1JJg）（BL1LL）（）（1LLPL轨道：自旋：）（1SSPSBS1SS2）（）（1JJPJ)(1J2J1)S(S1)L(L-1)J(J1gj洪德法则与泡利不相容原理：确定基态电子总角动量材料物理上海大学4、材料中的原子和磁性：材料中的原子的电子态和磁性与孤立原子相比发生了变化。1、外层电子的键合•共价化合物：原子外价电子配对或杂化总磁矩为零•离子化合物:原子正负离子•金属化合物：钯金属，3d104s03d9.44s0.62、晶体电场效应：局域在离子中的电子运动受邻近离子产生的静电场的作用而发生变化。•一方面使电子轨道简并发生分裂。•另一方面使轨道磁矩对总磁矩的贡献减小甚至消失。材料物理上海大学5、磁单极子问题磁的来源总是同电相关的，即由电的运动(电流)产生磁场，物质磁性的磁矩也是同自旋和电荷相联系的。因此这样的磁矩的两个磁极(北极和南极)就是不能分开存在的。这种情况同物质的电性是很不相同的。因为电性中既有电矩(带有正电极和负电极)的存在，也有分开的正电荷和负电荷的存在。磁和电的不对称，使描述电磁现象的麦克斯韦电磁方程组也显得不对称，例如电通密度的散度为电荷密度，而磁通密度的散度却为零(0)，因为只有磁矩，没有分离的磁荷(磁极)。im)101:(/,,312SSiiGmA，GCGSmA：VmM：mA：SIm：单位磁化强度单位磁矩材料物理上海大学物理学家狄拉克在1931年提出了磁单极子理论。从1931年以...