Cтраница 1
Атомные магниты, помещенные в однородное магнитное поле, испытывают действие силы, стремящейся их повернуть по направлению магнитного поля. Если магнитное поле неоднородно, то каждый атомный магнит будет также испытывать действие силы, стремящейся его сместить. [1]
Здесь все атомные магниты флуктуируют абсолютно независимо друг от друга, и на всех масштабах выше атомного наблюдается полный беспорядок. Таким образом, картины на нанометровой и микромет-ровой шкалах не отличаются друг от друга. [2]
Оказывается, что при низких температурах, когда почти все атомные магниты направлены вверх и лишь некоторые направлены вниз, задача решается довольно легко; то же самое можно сказать и о высоких температурах, значительно превышающих температуру Кюри Тс, когда почти все они направлены совершенно случайно. Часто легко вычислить небольшие отклонения от некоторой простой идеализированной теории, и довольно ясно, почему такие отклонения имеются при низких температурах. Физически понятно, что по статистическим причинам намагниченность при высоких температурах должна исчезать. Но точное поведение вблизи точки Кюри никогда во всех подробностях не было установлено. Это очень интересная задача, над которой стоит потрудиться, если когда-нибудь вам вздумается взяться за еще не решенную проблему. [3]
Наиболее интенсивно изучается фазовый переход между магнитным и немагнитным состояниями вещества. Во многих веществах имеются элементарные атомные магниты, которые стремятся расположиться параллельно друг другу. Кюри ( названной так в честь Пьера Кюри - мужа Марии Кюри) порядок превращается в беспорядок. Для железа это происходит при температурь 770 С. [4]
Затем этот пучок падал на экран. Неоднородное магнитное поле, действуя на атомные магниты, вызывает отклонение движения атомов от первоначального направления. [5]
Атомные магниты, помещенные в однородное магнитное поле, испытывают действие силы, стремящейся их повернуть по направлению магнитного поля. Если магнитное поле неоднородно, то каждый атомный магнит будет также испытывать действие силы, стремящейся его сместить. [6]
Рассмотрим теперь магнит при высоких температурах. Здесь беспорядок уже неполный. Всегда существуют локальные образования, в которых атомные магниты выстроены в линию. И вновь огрубление шкалы - масштабное преобразование - приводит к исчезновению этих небольших когерентных областей. При достаточно грубой шкале магнит выглядит точно так же, как и при бесконечно высокой температуре. [7]
Если бы это поле вы выключили внезапно, то раскачивание и сотрясение атомов кристаллической решетки постепенно перепутало бы все спины. Если никакого поля нет ( и если не учитывать взаимодействия между атомными магнитами, которое привносит только небольшую ошибку), то на переворачивание магнитиков энергии не потребуется. [8]
Существуют два основных типа взаимодействия: классическое дипольное взаимодействие между двумя магнитными спиновыми моментами и обменное взаимодействие. Дипольное взаимодействие обусловливается магнитным полем, создаваемым магнитным моментом атома, и поэтому всегда существует в веществах с отличным от нуля атомным магнитным моментом независимо от того, спиновый он или орбитальный. Однако оказывается, что силы, с которыми магнитное поле диполей действует на отдельный атомный магнит, весьма малы и не могут привести к возникновению спонтанной намагниченности при нормальных температурах. Наоборот, обменные взаимодействия при благоприятных условиях могут быть существенно сильнее диполь-ных взаимодействий и привести поэтому к возникновению ферромагнитного или антиферромагнитного упорядочения. [9]
Что же происходит, когда температура больше нуля, но не бесконечна. Рассмотрим вначале низкие температуры. Здесь также есть макроскопический порядок, но он не вполне идеален, так как некоторые из атомных магнитов отклоняются от выделенной линии из-за тепловых флуктуации. Сравнивая различные масштабы, мы замечаем различия. [10]
В антиферромагнетиках спины атомов стремятся расположиться в порядке, но антипараллельно. Стрелочка, символизирующая момент, принадлежит марганцу. Из рисунка видно, что химический период повторения структуры в два раза меньше магнитного. При абсолютном нуле каждый атомный магнит антиферромагнетика окружен атомами с противоположно направленными моментами. Так же как у ферромагнетиков, этот порядок разрушается при определенной температуре Кюри и выше этой температурной точки вещество ведет себя как парамагнетик. [11]
Одно из следствий пропорциональности магнитного момента моменту количества движения заключается в том, что атомные магнитики, помещенные в магнитное поле, будут прецессировать. Обсудим это сначала с точки зрения классической физики. Пусть у нас имеется магнитный момент fi, свободно висящий в однородном магнитном поле. Он испытывает действие момента силы т, равного цХВ, пытающегося повернуть его в тем же направлении, что и поле. Но атомный магнит - ведь это гироскоп, у него есть момент количества движения J. [12]