Теория магнетизма - Маттис Д.
Теория магнетизма
Автор: Маттис Д.Издательство: М.: Мир
Год издания: 1967
Страницы: 408
Читать: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148
Скачать:
Д. Маттис
ТЕОРИЯ МАГНЕТИЗМА
Введение в изучение кооперативных явлений
Перевод с английского Под редакцией
И. М. ЛИФШИЦА и М. И. КАГАНОВА
ИЗДАТЕЛЬСТВО "МИР", МОСКВА, 1967
Существенный прогресс в теории твердого тела, достигнутый в последние
годы, естественно коснулся и одного из важнейших ее разделов - теории
магнитных свойств. Разработаны новые теоретические методы исследования,
получено много новых существенных результатов, поставлены и ждут своего
решения новые проблемы.
Предлагаемая вниманию наших читателей книга американского физика Маттиса
хорошо отражает современную ситуацию в теории магнетизма.
Подробно и систематично, в стиле учебника, с задачами и упражнениями,
изложены современные представления теории и ее важнейшие направления.
Книга полезна и интересна не только для фпзиков-магне-тологов, но и для
широкого круга специалистов в области физики твердого тела. Она может
быть использована преподавателями, аспирантами и студентами физико-
технических вузов в качестве дополнительного пособия по курсам физики
твердого тела и отдельным ее разделам.
Редакция литературы по физике
Индекс 2-3-6
ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ
Теории магнетизма посвящено большое число первоклассных учебников,
монографий и сборников статей. Каждый номер физического журнала (и чисто
теоретического по своему направлению, и имеющего технический уклон)
непременно содержит несколько статей по теории магнитных явлений. Однако
эта область теории твердого тела отнюдь не исчерпала себя. Она бурно
развивается. Только недавно были открыты сложные магнитные структуры,
появился новый термин "слабый ферромагнетизм", тщательно изучается связь
далеких на первый взгляд явлений: сверхпроводимость, ядерная физика и
магнетизм.
Для изучения ферро- и антиферромагнетиков используются самые современные
методы - ультразвук и инфракрасное излучение, сверхсильные магнитные поля
и сверхнизкие температуры, рассеяние нейтронов и резонансное поглощение
гамма-квантов. Каждый метод исследования требует специальной
теоретической разработки. Предсказываются новые явления и в
распространении электромагнитных колебаний, и в поглощении ультразвука.
Все эти разработки опираются, по сути дела, на небольшое число основных
представлений. Попробуем их перечислить.
1. Некоторые атомы (молекулы) в основном состоянии имеют суммарный
электронный спин, отличный от нуля.
2. При "упаковке" атомов (с неравными нулю спинами) в твердое тело
появляются две возможности: либо атомные спины компенсируют друг друга
(грубо говоря, образуются молекулы с нулевым спином, которые и
"объединяются" в твердое тело; это - диамагнетики), либо спины сохраняют
свое значение и после конденсации (это - парамагнетики).
3. Парамагнетики по сравнению с другими телами обладают дополнительными
степенями сеоооды - спины могут различным образом ориентироваться в
пространстве. Магнитное поле ориентирует (выстраивает) их.
4. Атомные спины взаимодействуют друг с другом, причем их взаимодействие
носит главным образом обменный характер. Благодаря этому взаимодействию
при определенной температуре (при температуре Кюри) спины
упорядочиваются. Упорядочение происходит как фазовый переход второго
рода. Если упорядочение сопровождается возникновением спонтанного
момента, то перед нами ферромагнетик, если нет, то-антиферромагнетик.
6
ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ
5. Основному состоянию твердого тела (абсолютная температура равна нулю)
соответствует идеальный дальний порядок. Небольшие отклонения от
основного состояния описываются спиновыми волнами или (на квантовом
языке) магнонами. Закон дисперсии магнона (зависимость энергии магнона от
его квазиимпульса) существенно связан со структурой основного состояния.
6. Магноны подчиняются статистике Бозе- Эйнштейна.
Основные положения теории ферро- и антиферромагнетизма
были сформулированы еще в 30-х годах, когда стало ясно, что главная
причина существования сильного магнетизма есть обменное взаимодействие,
обусловленное межэлектронной корреляцией, возникающей вследствие принципа
Паули. Однако только в последние годы знания об энергетической структуре
конденсированных тел стали столь полными, что могла быть поставлена, а в
ряде случаев и последовательно решена задача о связи величин,
определяющих маггитные свойства тел с их атомными характеристиками.
При этом выяснилось, что речь идет не просто о вычислении констант
(скажем, величины обменного интеграла), а о понимании природы обменных
сил в веществах с различной атомной структурой. Так, оказалось, что
магнетизм классических ферромагнетиков (металлов группы железа) и
лантанидов существенно различен; выяснилась глубокая связь между
упорядочением локализованных спинов и формой поверхности Ферми электронов
проводимости.
Стало уже трюизмом упоминание о том, что до сих пор не решена задача о
характере особенности термодинамических величин при фазовом переходе
второго рода. До сих пор единственной полностью проанализированной
