4. Антиферомагнетики.
Як і феромагнетики, вони також складаються з доменів, які магнітно упорядковані, але при цьому утворені з двох підрешіток, магнітні моменти яких протилежні і взаємно компенсуються.
5. Феримагнетики.
Як і феро - та антиферомагнетики, вони також складаються з доменів, кожен домен має структуру вкладених одна в одну підрешіток з протилежними магнітними моментами атомів, які, однак, не компенсують один одного. За зовнішніми ознаками феримагнетики схожі на феромагнетики.
6.2. Модель діамагнетика
Розглянемо електрон, який обертається по борівській орбіті навколо ядра. Класичність моделі полягає в тому, що використовується поняття орбіти. Але сама орбіта визначається квантовими умовами:
Із строгої квантової механіки випливає, що середня відстань від електрона до ядра під дією магнітного поля не змінюється, радіус борівської орбіти не змінюється, але буде змінюватись швидкість. Знайдемо зміну швидкості обертання. Вмикання магнітного поля породжує силу Лоренца, яка в даному випадку діє до центра. Це призводить до збільшення швидкості обертання. Знайдемо це збільшення.
Віднявши від другого рівняння перше, отримаємо:
за умови малості
маємо:
- частота Лармора (частота прецесії в магнітному полі).
Навіть дня сильних полів, В ~ 10Тл,
відношення
мале:
Знайдемо тепер відповідну зміну магнітного моменту
i - струм, S - площа кільця.
Зміна магнітного моменту
При довільному напрямі поля, тобто при переході від двовимірної
задачі до трьохвимірної, треба врахувати:
Тоді намагніченість діамагнетика з концентрацією атомів п і Z
електронами в атомі
Враховуючи, що
,
отримуємо:
так що
6.3. Моделі феромагнетизму
1. Модель самоузгодженого поля Вейса.
Як показано в п. 2.7.3 (частина І) для моделі парамагнетика
Вейс запропонував для феромагнетика
зробити одну заміну у вище наведеній
формулі:
,
b=const - константа Вейса, яка враховує
вплив орієнтації моментів на величину
поля.
Спробуємо розв'язати це рівняння графічно (рис.6.3.1).
будемо знижувати зовнішнє поле, до нуля, при цьому можливі дві ситуації:
1)
—
перетин кривої і прямої в двох точках
(I), є залишкова намагніченість (низька
температура
);
2)
перетин кривої і прямої лише в нулі
(II), залишкової намагніченості немає
- це парамагнетик (при високих температурах
Ь - константа, яка показує самодію речовини на себе (зв'язок між магнітними моментами).
В першому випадку після вимкнення поля система рівнянь має два розв'язки, один з яких ненульовий і відповідає залишковій намагніченості. В силу неперервності саме до цього розв'язку приходить система при вимиканні поля, Мз— залишкова намагніченість. Це випадок феромагнетика, тоді
- температура Кюрі(перехід пара- в феро-).
Тк відома з експерименту,
оцінимо параметр b:
( ).
Таким чином, теорія Вейса передбачає надзвичайно сильну взаємодію між магнітними моментами. З теорії Вейса елементарно випливає закон Кюрі-Вейса:
Для перевірки того, чи існує справді настільки сильне магнітне поле у феромагнетика, були проведені спеціальні досліди по розсіюванню електронів на тонких феромагнітних плівках. Напрям падіння електронів перпендикулярний В. Тоді на кожен електрон буде діяти сила Лоренца, яка відхилить електрон від прямолінійної траєкторії. Насправді помітних відхилень електронів не було. Таким чином, сильна взаємодія між магнітними моментами у феромагнетика очевидно має немагнітну природу. Ця взаємодія називається обмінною і пов'язана з принципом Паулі і властивостями антисиметрії хвильових функцій фермі-частинок.