第三章提问 铁磁性物质的基本特征有哪些？ 1. 铁磁性物质的基本特征有哪些？ 何谓郎之万顺磁性理论， 2. 何谓郎之万顺磁性理论，外斯是如何在此基础上解释自发 磁化规律的。 磁化规律的。 分子场是电场还是磁场，大约什么数量级（单位是什么）； 3. 分子场是电场还是磁场，大约什么数量级（单位是什么）； 晶体场是什么场（电场、磁场），与什么有关？ 晶体场是什么场（电场、磁场），与什么有关？ ），与什么有关 交换积分，分子场系数，居里温度之间是什么关系？ 4. 交换积分，分子场系数，居里温度之间是什么关系？ 郎之万函数与布里渊函数是什么关系？ 5. 郎之万函数与布里渊函数是什么关系？ 反铁磁性磁化率随温度如何变化？ 6. 反铁磁性磁化率随温度如何变化？当外场与磁场方向垂直 在奈尔温度一下，磁化率随温度如何变化？ 时，在奈尔温度一下，磁化率随温度如何变化？ 7. 亚铁磁性在磁相变温度以上，磁化率随温度如何变化？ 亚铁磁性在磁相变温度以上，磁化率随温度如何变化？ 请描述亚铁磁性体内的分子场（ 次晶格为例）。 8. 请描述亚铁磁性体内的分子场（以A次晶格为例）。 交换积分的正负与铁磁性、反铁磁性之间的关系？ 9. 交换积分的正负与铁磁性、反铁磁性之间的关系？ 试描述超交换作用的4电子模型。 10. 试描述超交换作用的4电子模型。 何谓T 3/2次方定律 如何解释的？ 次方定律， 11. 何谓T的3/2次方定律，如何解释的？ 12. 何谓RKKY相互作用，适用于何种元素的磁有序，特点是什 何谓RKKY相互作用，适用于何种元素的磁有序， RKKY相互作用 么？
抗磁性 顺磁性
2.0
Fe0.7Co0.3
0 M
铁磁性 T
χ0
T 反铁磁性
θN耐耳点
moment
1.5
1.0
0.5
0
Tc居里温度
T
0
θN
0.0 24.0 25.5
Fe
26.0 26.5
Co
27.0 27.5
Ni
28.0 28.5
Cu
29.0
T
number of electrons
7、亚铁磁性在磁相变温度以上，磁化率随温度如何变化：当温度低于居里温度时， 、亚铁磁性在磁相变温度以上，磁化率随温度如何变化：当温度低于居里温度时， 呈现与铁磁性相似的宏观磁性，但其自发磁化强度略低。当温度高于居里温度时， 呈现与铁磁性相似的宏观磁性，但其自发磁化强度略低。当温度高于居里温度时， 呈现顺磁性，但在居里温度以上附近温度，不符合居里外斯定律。 呈现顺磁性，但在居里温度以上附近温度，不符合居里外斯定律。 8、请描述亚铁磁性体内的分子场（以A次晶格为例）： 位B位之间有很强（负）的 次晶格为例）： 位之间有很强（ 、请描述亚铁磁性体内的分子场（ 次晶格为例）：A位 位之间有很强 相互作用，导致A位磁矩平行排列 磁矩为MA；B位也平行排列，磁矩为 位磁矩平行排列， 位也平行排列， 相互作用，导致 位磁矩平行排列，磁矩为 ； 位也平行排列 磁矩为MB；A和B ； 和 位的磁矩反平行排列； 和 的粒子数不相等 总体观察到磁矩为/MA-MB/ 的粒子数不相等。 位的磁矩反平行排列；A和B的粒子数不相等。总体观察到磁矩为 9、交换积分的正负与铁磁性、反铁磁性之间的关系：静电的交换相互作用影响到自 、交换积分的正负与铁磁性、反铁磁性之间的关系： 旋的排列， 为交换积分 为交换积分。 旋的排列，A为交换积分。当A>0时，铁磁性排列能量低；当A<0时，反铁磁排列 时 铁磁性排列能量低； 时 能量低。 能量低。 10、试描述超交换作用的 电子模型：一、3d电子数目超过半满 电子模型： 电子数目超过半满---3d电子与 电 电子与2p电 、试描述超交换作用的4电子模型 电子数目超过半满 电子与 子的交换积分A<0。最终结果导致两个 离子反平行排列， 子的交换积分 。最终结果导致两个M2+离子反平行排列，形成反铁磁性 二、 离子反平行排列 形成反铁磁性. 3d电子数目超过半满 电子数目超过半满---3d电子与 电子的交换积分 电子与2p电子的交换积分 电子数目超过半满 电子与 电子的交换积分A>0。最终结果导致两个 。最终结果导致两个M2+ 离子平行排列，形成铁磁性。 电子数目不到半满---3d电子与 电子的交换 电子与2p电子的交换 离子平行排列，形成铁磁性。三、3d电子数目不到半满 电子数目不到半满 电子与 积分A<0。最终结果导致两个 离子平行排列， 积分 。最终结果导致两个M2+离子平行排列，形成铁磁性。四、3d电子数目不 离子平行排列 形成铁磁性。 电子数目不 到半满---3d电子与 电子的交换积分 电子与2p电子的交换积分 到半满 电子与 电子的交换积分A>0。最终结果导致两个 。最终结果导致两个M2+离子反平行排 离子反平行排 形成反铁磁性。 列，形成反铁磁性。 11、何谓 的3/2次方定律，如何解释的：布洛赫的 次方定律， 、何谓T的 次方定律 如何解释的：布洛赫的T3/2定律描写了铁磁体的自发 定律描写了铁磁体的自发 磁化强度同温度的关系。采用局域电子模型，假设原子磁矩是来源于未满的3d电子 磁化强度同温度的关系。采用局域电子模型，假设原子磁矩是来源于未满的 电子 自旋，并设每一原子只有一个未被抵消的自旋。温度为零时， 自旋，并设每一原子只有一个未被抵消的自旋。温度为零时，原子系统的自旋方向 完全平行。当温度升高时，有一部分自旋方向反向；温度越高，反向电子越多。 完全平行。当温度升高时，有一部分自旋方向反向；温度越高，反向电子越多。在 一定温度下，自旋间的交换作用与热运动作用处于统计平衡状态。自旋波方法认为： 一定温度下，自旋间的交换作用与热运动作用处于统计平衡状态。自旋波方法认为： 自旋反向不是固定在某几个电子上，因自旋之间的交换作用,以波动形式在各电子间 自旋反向不是固定在某几个电子上，因自旋之间的交换作用 以波动形式在各电子间 传播，这就是所谓的自旋波。系统的能量变化只与自旋有关。 传播，这就是所谓的自旋波。系统的能量变化只与自旋有关。
1、铁磁性物质的基本特征有哪些：一、在铁磁性物质内存在按磁畴分布的自发磁 、铁磁性物质的基本特征有哪些： 铁磁性物质的磁化率很大（ ），所需的磁场却很小 化。二、铁磁性物质的磁化率很大（约106），所需的磁场却很小。三、磁化曲线 ），所需的磁场却很小。 有磁滞现象。 磁性转变温度-居里温度 居里温度。 磁晶各向异性和磁致伸缩。 有磁滞现象。四、磁性转变温度 居里温度。五、磁晶各向异性和磁致伸缩。 2、何谓郎之万顺磁性理论，外斯是如何在此基础上解释自发磁化规律的： 、何谓郎之万顺磁性理论，外斯是如何在此基础上解释自发磁化规律的： 郎之万顺磁性理论假设，原子磁矩为自由磁矩，之间无相互作用。 郎之万顺磁性理论假设，原子磁矩为自由磁矩，之间无相互作用。热平衡态为无规 则分布，受外加磁场作用后，原子磁矩的角度分布发生变化， 则分布，受外加磁场作用后，原子磁矩的角度分布发生变化，沿着接近于外磁场方 µ H 1 向作择优分布， 向作择优分布，因而得到顺磁磁化强度 M = Nµ L(α ) 其中 α = J L(α ) = cthα − J 后者被称为郎之万函数。 后者被称为郎之万函数。 k BT α 朗之万顺磁性理论没有考虑到原子磁矩空间量子化概念， 朗之万顺磁性理论没有考虑到原子磁矩空间量子化概念，外斯在此基础上按量子力 学原理，考虑到原子磁矩在空间的取向是量子化的，不是连续的。 学原理，考虑到原子磁矩在空间的取向是量子化的，不是连续的。很好的解释了铁 磁性物质的自发磁化强度。 磁性物质的自发磁化强度。 3、分子场是电场还是磁场，大约什么数量级（单位是什么）；晶体场是什么场（ ）；晶体场是什么场 、分子场是电场还是磁场，大约什么数量级（单位是什么）；晶体场是什么场（ 电场、磁场），与什么有关： 分子场是磁场，量级是109A/m(107 ），与什么有关 T)； 电场、磁场），与什么有关： 分子场是磁场，量级是109A/m(107 Oe, 103 T)； 晶体场是电场，其与近邻离子的库仑场、电子运动的影响和晶体的对称性有关 晶体场是电场，其与近邻离子的库仑场、 4、交换积分，分子场系数，居里温度之间是什么关系：居里温度与分子场系数成 、交换积分，分子场系数，居里温度之间是什么关系： 正比，分子场系数与交换积分成正比。 正比，分子场系数与交换积分成正比。 5、郎之万函数与布里渊函数是什么关系：朗之万函数没有考虑到原子磁矩空间量 、郎之万函数与布里渊函数是什么关系： 子化概念，按量子力学原理，原子磁矩在空间的取向时量子化的不是连续的， 子化概念，按量子力学原理，原子磁矩在空间的取向时量子化的不是连续的，考虑 到这一点经过计算后就可得到布里渊函数。 到这一点经过计算后就可得到布里渊函数。 6、反铁磁性磁化率随温度如何变化：当外场与磁场方向垂直时，在奈尔温度以下， 、反铁磁性磁化率随温度如何变化：当外场与磁场方向垂直时，在奈尔温度以下， 磁化率随温度如何变化：反铁磁性物质存在一相变温度，叫做奈尔温度， 表示， 磁化率随温度如何变化：反铁磁性物质存在一相变温度，叫做奈尔温度，以TN表示， 表示 时表现出与顺磁性类似的行为； 当T>TN时表现出与顺磁性类似的行为；在T<TN时，其磁化率反而随温度下降而减 时表现出与顺磁性类似的行为 时 少。在T=TN时。其磁化率为极大值。当磁场垂直于磁化矢量时，磁化率为常数， 时 其磁化率为极大值。当磁场垂直于磁化矢量时，磁化率为常数， 不随外场或温度变化。 不随外场或温度变化。
1、磁化强度与磁矩之间的关系：表示磁性强弱的物理量叫比磁化强度，即单位质量 、磁化强度与磁矩之间的关系：表示磁性强弱的物理量叫比磁化强度， 磁性体内具有的磁矩矢量和。 磁性体内具有的磁矩矢量和。 µm 2、磁化强度与磁感应强度之间的关系： M = 、磁化强度与磁感应强度之间的关系： 3、磁化率与磁导率之间的关系：x为磁体的磁化率，即单位磁场在磁体内产生的磁化 、磁化率与磁导率之间的关系： 为磁体的磁化率， 为磁体的磁化率 强度，表征磁体磁化的难易程度。这里， 为相对磁导率， 强度，表征磁体磁化的难易程度。这里，µ = 1 + χ 为相对磁导率，而将 (1 + χ ) µ 0 称 为绝对磁导率。 为绝对磁导率。 4、磁体与磁场的相互作用能：磁体在外磁场中所具有的能量密度 、磁体与磁场的相互作用能： F = − µ0 M ⋅ H = − µ0 MH cos θ 当M与H方向平行时，能量最低 为负值 状态最稳定） 方向平行时， 为负值,状态最稳定 与 方向平行时 能量最低(为负值 状态最稳定） F = − µ0 MH 当M与H垂直时，能量为零 F = 0 当M与H方向反平行时，能量最高 与 垂直时， 与 方向反平行时， 垂直时 方向反平行时 (为正值 状态最不稳定 F = µ0 MH 为正值,状态最不稳定 为正值 状态最不稳定) 5、退磁场与什么有关，退磁因子在 和CGS单位制下最大值是多少：对于均匀磁化， 单位制下最大值是多少： 、退磁场与什么有关，退磁因子在SI和 单位制下最大值是多少 对于均匀磁化， 退磁场与磁化强度成正比。退磁因子与磁体的几何形状有关。国际单位制N的取值在 退磁场与磁化强度成正比。退磁因子与磁体的几何形状有关。国际单位制 的取值在 0—1之间（CGS制取值为 之间（ 制取值为0—4π） 之间 制取值为 ） 7、居里定律、居里外斯定律： 、居里定律、居里外斯定律： C C χp = χp = 居里定律(Curie Law) 居里定律 T − Tp e 居里-外斯定律 外斯定律(Curie-Weiss Law) T 居里 外斯定律 µ = − g ( )P 8、郎得因子：电子的总磁矩与总角动量间的关系 、郎得因子： 2m g为朗德因子（Lande factor） < g < 2当仅有轨道运动时 g = 1 当仅有自旋时 g = 2 为朗德因子（ 为朗德因子 ） 1 10、斯莱特鲍令曲线：由周期表上相互接近的元素组成的合金，其平均磁矩是外层电 、斯莱特鲍令曲线：由周期表上相互接近的元素组成的合金， 子数目的函数，这一关系叫(Slater-Pauling)曲线。从图可以看出，对于相邻元素组 曲线。 子数目的函数，这一关系叫 曲线 从图可以看出， 成的合金， 开始， 的倾斜线上升， 成的合金，从Cr开始，曲线沿着右上方 的倾斜线上升，在合金组成为 开始 曲线沿着右上方45的倾斜线上升 在合金组成为Fe:Co=7:3 的地方有最大值。随后，沿着右下方以45倾斜线下降。（组成合金的两元素在周期表 倾斜线下降。（ 的地方有最大值。随后，沿着右下方以 倾斜线下降。（组成合金的两元素在周期表 上不是相邻时，它们的点不落在以上两个45线上，而是出现以Co和Ni为顶点的曲线 上不是相邻时，它们的点不落在以上两个 线上，而是出现以 和 为顶点的曲线 线上 分支上，这种合金叫强干扰合金。 分支上，这种合金叫强干扰合金。