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旋磁性和铁磁共振现象
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(下面 M=MS,H 都是矢量)
在第二章关于抗磁性讨论中,我们曾给出原子磁距在外磁场中运动方程: 是原子磁距,γ是旋磁比,g 是朗德因子。
推广到大块物质上,则是:
由此方程能够看出,当磁距不在磁场方向时,将围绕磁场做进动,永远不会转向磁场方向,显然这与事实不符,必须考虑阻尼项影响。阻尼存在使进动能量逐步消耗,进动角减小直至磁距和磁场平行为止。所以,进动方程完整表示应为:
进动方向
一. 磁矩进动方程
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旋磁性和铁磁共振现象
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阻尼起源是复杂,人们唯像地提出了三种表示方式:
朗道-栗弗席兹形式
吉尔伯特形式
布洛赫形式
或:
三种形式对阻尼表述是不一样,但作用是一致,处理磁共振问题时能够依据情况选择使用,当进动角很小,损耗也很小时,能够证实它们系数之间关系是:
旋磁性和铁磁共振现象
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上述方程中磁场应该指铁磁体内有效磁场:
为了集中说明铁磁体在恒磁场和交变场同时作用时基本性质,我们首先排除恒磁场之外其它影响,提出如上假定。
1. 无阻尼时自由进动频率:只存在恒磁场情况
因为有:
这是一个经典简谐振动方程,其解能够表示为:
恒定值
二. 各向同性、均匀、饱和磁化、无限大样品中一致进动
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代入方程中有:
有解条件是其系数行列式为零,即:
这就是自由进动频率。代入方程能够证实:
显然进动是右旋。
进动频率
对自旋系统,g=2,有:
交变磁场在微波频段
旋磁性和铁磁共振现象
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令:
在 h<<H,m<<M 时,能够忽略二次小量,旋磁方程能够写作:
按二元一次方程求解,能够得到:
2. 恒磁场和交变场同时作用下磁导率变为张量,且有共振特征:
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显然,恒磁场和交变磁场共同作用下,磁化率变为张量。其张量元都是频率函数,在ω=ω0时,发生共振,张量元(在无损耗下)无限大。
出现张量磁化率意义是:因为进动,某方向上微波磁感应强度不但与同方向上微波磁场强度相关,也与垂直方向微波磁场强度相关。或者说某方向上微波磁场不但影响该方向上磁感应强度,而且还影响垂直方向上磁感应强度。
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旋磁性和铁磁共振现象
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求解有阻尼项旋磁方程:
共振频率发生漂移:
张量元变为复数:
求解方法同上,过程从略,其结果是:
张量元实部和虚部都是频率函数,会发生频散和吸收,其计算曲线以下列图所表示,靠近共振频率时, 改变猛烈并可能出现负值, 出现最大值,即损耗到达极大。
3. 有阻尼时,磁导率张量元变为复数:
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