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第六章固体的磁性.ppt

上传人:孔乙己 12/1/2022 文件大小:1.49 MB

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L
-
SL+S
µ=µL-µs
µ=µL+µs
J=L-S
J=L+S
角动量L-S耦合举例

原子的有效磁矩及朗德g因子
S
L
J
L
S
J


轨道角动量冻结的实验现象
在晶场中的3d过渡金属的磁性离子的原子磁矩仅等于电子自旋磁矩,而电子的轨道磁矩没有贡献。此现象称为轨道角动量冻结。
轨道角动量冻结
轨道角动量冻结的物理机制
过渡金属的3d电子轨道暴露在外面,受晶场的控制。晶场的值为102-104(cm-1)大于自旋-轨道耦合能(l)102(cm-1).
晶场对电子轨道的作用是库仑相互作用,因而对电子自旋不起作用。随着3d电子的轨道能级在晶场作用下劈裂,轨道角动量消失。

磁介质的基本物理量
磁化强度矢量
磁感应强度矢量
:相对磁导率(或磁导率)
0:真空磁导率
注意:SI单位制和Gauss单位制下公式的形式不同;
Gauss单位制下,真空磁导率为1
:极化率

顺磁性及抗磁性
顺磁性
抗磁性
-超导体是完全抗磁体

磁体(材料)的分类
顺磁体
铁磁体
反铁磁体
亚铁磁体

当组成氢分子后,体系要增加核之间的相互作用项e2/R,电子相互作用e2/r,以及电子和另一个核之间的交叉作用项(-e2/ra2)和(-e2/rb1).氢分子体系的哈密顿量可写成下到形式:
其中:前四项是两个弧立氢原子的电子动能和势能,
后四项是相互作用能。
氢分子回顾
这一体系的波函数无法直接得到,仍用单电子波函数的线性组合
由这个线性组合,可得到对称(S)和反对称(A)的波函数
Sab表式重迭积分
自旋函数为

氢分子回顾
Heisenberg将氢分子的概念推广至整个晶体。相邻两个3d电子的结合能取决与两个原子的自旋磁矩的相对去向,而结合能是由两个原子中d电子的波函数再空间的重叠程度决定的。这种相互作用的能量可以写成:
Aij是电子之间、电子和原子核之间静电作用的一种形式,ex通常称为交换能,称Aij为交换积分,它是由于电子云交叠而引起的附加能量。

海森堡模型
Aij>0
Aij>0
两个自旋倾向平行排列,体系能量降低
两个自旋倾向反平行排列,体系能量降低
电子云
铁磁
亚铁磁