VẬT LÍ CHẤT RẮN
Phạm Đỗ Chung Bộ môn Vật lí chất rắn – Điện tử Khoa Vật lí, ĐH Sư Phạm Hà Nội 136 Xuân Thủy, Cầu Giấy, Hà Nội
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
Chương 6
Tính chất từ của vật liệu 1. Moment từ của electron 2. Moment từ nguyên tử, quy tắc Hund 3. Phân loại vật liệu từ 4. Nghịch từ Thuận từ 5. Sắt từ 6. Cấu trúc domain và sự từ hoá của vật liệu 7.
2
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
Tính chất từ của vật liệu
3
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
1. Moment từ của electron
4
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
1. Moment từ của electron
5
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
2. Moment từ nguyên tử, quy tắc Hund
6
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
2. Moment từ nguyên tử, quy tắc Hund
7
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
2. Moment từ nguyên tử, quy tắc Hund
8
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
2. Moment từ nguyên tử, quy tắc Hund
Giá trị của L, S và J thay đổi theo số electron trong phân lớp 4f
9
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
2. Moment từ nguyên tử, quy tắc Hund
Hiệu ứng tương quan và tương tác spin quỹ đạo
10
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
2. Moment từ nguyên tử, quy tắc Hund
- H
s2 S
J
s1
Jz
L
l2
l1
11
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
2. Moment từ nguyên tử, quy tắc Hund
Quy tắc Hund
12
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
2. Moment từ nguyên tử, quy tắc Hund
13
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
2. Moment từ nguyên tử, quy tắc Hund
Giá trị của L, S và J thay đổi theo số electron trong phân lớp 4f
14
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
3. Phân loại vật liệu từ
• Moment từ của vật liệu
𝐵 = 𝜇+(𝐻+𝑀) 𝜇+ = 4π. 1023H/𝑚
𝐻: Cường độ từ trường ngoài 𝑀: Moment từ của vật liệu 𝐵: Từ trường tổng hợp (cảm ứng từ)
• Chân không: 𝑀 = 0, 𝐻 =
& ’( • Trong môi trường:𝑀 = 𝜒𝐻
𝜒 là độ cảm từ của vật liệu* (không thứ nguyên)
15
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
UNITS FOR MAGNETIC PROPERTIES
10-4
Conversion factor, C b Gaussian & cgs emu a Symbol SI & rationalized mks C Quantity
B
gauss (0) d tesla (T), Wb/m2 Magnetic flux density, magnetic induction
maxwell (Mx), G·cm2 weber (Wb), volt second (V·s) Magnetic flux
U,F
10/477
Magnetic potential difference, gilbert (Gb) ampere (A) force
H
A/m! oersted (Oe),e Gb/cm Magnetic field strength, ,magnetizing force
M
G
emu/cm3 h A/m (Volume) magnetization g
A/m 477M (Volume) magnetization
477 X 10- 4
1,1
(F, M
Magnetic polarization, emu/cm 3 T, Wb/m 2i intensity of magnetization
1 477 X 10- 7
10- 3
(Mass) magnetization emu/g A.m 2/kg Wb·m/kg
, joule per tesla (l/T)
m
477 X 10- 10
emu, erg/G A.m2 Magnetic moment
emu, erg/G Wb·m' j Magnetic dipole moment
dimensionless, emu/cm3 (V01ume) susceptibility dimensionless henry per meter (H/m), Wb/(A.m)
Xp, K p
477 X 10- 3 (477)2 X 10- 10
(Mass) susceptibility cm3/g, emu/g m3/kg H.m2/kg
Xmo}, K mo]
477 X 10- 6 (477)2 X 10- l3
477 X 10- 7
cm3/mol, emu/mol (Molar) susceptibility m3/mol H·m2/mol
1J-
dimensionless H/m, Wb/(A·m) Permeability
1J-r
not defined dimensionless Relative permeability j
10- l
W
(Volume) energy density, erg/cm3 J/m3 energy product k
1/477
D,N
16
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
dimensionless dimensionless Demagnetization factor
a. Gaussian units and cgs emu are the same for magnetic properties. The defining relation is B =H +477M. b. Multiply a number in Gaussian units by C to convert it to SI (e.g., 1 G X 10-4 T /G = 10-4 T). c. SI (Systeme International d'Unites) has been adopted by the National Bureau of Standards. Where two conversion factors are the upper one is recognized under, or consistent with, SI and is based on the definition B = 1J-o(H +M), where
1J-o = 477 X 10- 7 H/m. The lower one is not recognized under SI and is based on the definition B =1J-oll +J, where the symbol
I is often used in place of J.
d. 1 gauss = 105 gamma (1').
e. Both oersted and gauss are expressed as em -1I2.g 1l2.S-1 in terms of base units.
given,
g. Magnetic moment per unit volume.
h. The designation "emu" is not a unit.
i. Recognized under SI, even though based on the definition B = 1J-oll +J. See footnote c.
j.
1J-r = 1J-/1J-o = 1+X, all in SI. 1J-r is equal to Gaussian 1J-.
.
k. B·H and 1J-oM·H have SI units J/m 3
; M·H and B·H/477 have Gaussian units erg/cm3
R. B. Goldfarb and F. R. Fickett, U.S.
of Commerce, National Bureau of Standards, Boulder, Colorado 80303, March 1985
NBS Special Publication 696 For sale by the Superintendent of Documents, U.S. Government Printing Office, Washington, DC 20402
/. A/m was often expressed as "ampere-turn per meter" when used for magnetic field strength.
3. Phân loại vật liệu từ
• Moment từ của vật liệu
𝑀 =
=𝜇⃗
; ∑ ’: : <
= <
• Với 𝜇⃗ là moment từ của nguyên tử • Moment từ 𝑀 của vật liệu phụ thuộc vào độ lớn của 𝜇⃗ và sự sắp xếp của các moment từ nguyên tử trong vật liệu.
17
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
3. Phân loại vật liệu từ
18
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
