Cтраница 4
Ориентация спина, нарушенная приложенным высокочастотным полем, стремится вернуться к первоначальному состоянию со скоростью, определяемой временем релаксации спин-решетка. Процесс передачи энергии от спина к кристаллической решетке очень сложный и неясный. Всякая сила, стремящаяся вызвать изменение ориентации спина электрона, должна иметь магнитную связь с его магнитным моментом. Один из предложенных видов взаимодействия [471 ] - магнитное дипольное взаимодействие между самими спинами - изменяется периодически вместе с пространственными колебаниями ионов. Эта теория не нашла всеобщего признания, поскольку предсказываемое ею время релаксации значительно превышает наблюдаемое при эксперименте. Другой вид взаимодействия [312, 464], обусловленный эффектами электрического поля кристалла, связан с тепловым движением атомов и также приводит к изменению энергетических уровней системы парамагнитных ионов. Эго взаимодействие осуществляется через орбитальный магнитный момент, который, в свою очередь, связан со спиновым моментом. [46]
В первом случае недиагональные элементы вызывают расщепление в первом порядке, а во втором дают эффект первого порядка при условии, что они того же порядка, что и разность между диагональными элементами. Эти ситуацию физически можно интерпретировать следующим образом. Идентичные ионы прецессируют во внешнем магнитном поле с одинаковыми скоростями. При наличии спин-спинового взаимодействия каждый ион испытывает дополнительное воздействие поля, создаваемого другим ионом, которое имеет две компоненты - постоянную и осциллирующую. В частном случае магнитного дипольного взаимодействия этим полем является как раз локальное магнитное поле от другого иона. В случае идентичных ионов осциллирующая компонента имеет необходимую частоту для того, чтобы вызвать переворачивание спина; таким образом, возникает дополнительное взаимодействие за счет резонансного эффекта, при котором ион t переходит из положения вверх в положение вниз, тогда как ион /, наоборот, из положения вниз - в положение вверх. При - этом происходит обмен квантом энергии между ионами, но не изменяется полная зеемановская энергия пары во внешнем поле. [47]
Если кривая поглощения ( точнее, фактор формы) симметрична относительно этой частоты VQ, то очевидно, что все нечетные моменты ( включая первый, м1) будут равны нулю, так что необходимо учитывать лишь четные моменты. В принципе эти моменты дают косвенную информацию о форме линии, которая тем точнее, чем большее число моментов известно. Эти моменты можно вычислить и без точной диагонализации полной матрицы, соответствующей выражению (9.44), однако вычисления момен - ТОБ высших порядков слишком трудоемки. Практически легко находится только второй момент ( Av2), а четвертый момент ( Av4) вычислен лишь в нескольких специальных случаях. Это не составляет серьезного затруднения при сравнении с экспериментом, так как моменты высших порядков определяются по измеренной кривой поглощения очень неточно, ибо основной вклад дают далекие крылья, где поглощение мало и его трудно измерить. Теоретические же расчеты можно проводить только тогда, когда известна зависимость взаимодействия от расстояния; это условие выполняется в кристаллах с известной структурой, если мы имеем дело только с магнитными дипольными взаимодействиями, однако оно редко выполняется, если возможно обменное и другие виды взаимодействия. [48]