Квантовая теория магнетизма

Квантовая теория магнетизма

Квантовая теория магнетизма

Несколько столетий назад родилось понятие магнетизма как физического явления. Оно определялось как форма взаимодействия электрических зарядов, которые постоянно находятся в состоянии движения. Это взаимодействие осуществляется под действием еще одной невидимой силы — магнитного поля. Его удалось вычислить при помощи формул и создать математическую модель.

Замечание 1

На рубеже 19 и 20 веков, когда были определены основные понятия в классической квантовой физике, ориентирующейся на физические процессы, происходящие в микромире атомных частиц, родилась квантовая теория магнетизма. Сегодня установлено, что в этом процессе принимают участие квантовые частицы – бозоны и фотоны.

Магнитная восприимчивость

Ученые определили, что для каждого тела, заключенного в черный ящик, где есть напряжение на выходе, а не входе подается ток, можно подсчитать его передаточный импеданс. Однако также существует понятие магнитной восприимчивости. Оно характеризуется функцией отклика. Такой отклик подается на магнитное поле.

Исследователи полагают, что точно магнитную восприимчивость вычисли очень сложно. Система вычислений будет содержать очень крупные числа, которыми трудно оперировать. В этом случае применяют метод составления анализа магнитной восприимчивости.

Он формируется на основе измерений и предполагает большую работу по подготовке.

Ничего непонятно?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

По ее поведению устанавливают самые важные процессы, которые протекают в изучаемой системе. Потом ее изучают и составляют анализ, где учитываются все подобные процессы. Для реализации программы расчетов необходимо знать о процессах, которые возможны в такой системе, а также их влияния на восприимчивость.

Чтобы определить значение восприимчивости необходимо знать показатели намагниченности. Она создается приложенным магнитным полем.

При расчете общим способом, в оборот берется зависимость магнитного поля от пространственных и временных координат. Когда поле находится в зависимости от времени, то вся система находится в тепловом равновесии.

Для вычисления функции распределения необходимо учитывать уравнения движения.

В уравнениях Максвелла есть определение магнитного момента. Намагниченность получается на основе усреднения магнитных моментов ионов. Для выполнения усреднения необходимо знать распределение ионных токов. В общем случае расчетов такое понятие неизвестно математиками, поэтому есть объективная сложность во всей теории магнетизма.

Ученые применяют два метода решения этой проблемы:

  • метод локализованных моментов;
  • метод делокализованных моментов.

При достижении результата намагниченности следует найти среднее значение оператора текущего магнитного момента.

Обобщенная восприимчивость

Замечание 2

При рассмотрении понятия восприимчивости обычно берут во внимание среду, где отклик присутствует в равных долях к воздействию. При неоднородной среде отклик зависит от более высоких степеней воздействия.

Затем используют метод вторичного квантования. Магнетизм в металлических субстанциях предстает в виде многочастотного явления. Многочастичная волновая функция удовлетворяет уравнению Шредингера. Коэффициенты в разложенной функции зависят от квантовых чисел. При использовании чисел заполнения статистика учитывается не коэффициентами разложения, а базисными функциями.

Магнитный гамильтониан

Рассматриваемые свойства магнетизма обязаны своим происхождением электронам. Это было подтверждено на экспериментальном уровне. Установлено, что электрон обладает собственным магнитным моментом. При описании движения электрона используются релятивистские способы изучения, а также уравнение Дирака и источники поля.

При исследовании однородного гамильтониана с одним электроном установлено, что взаимодействие идет с электроном и его окружением. Самый простой метод имеют потенциалы с однородным внешним полем. В качестве дополнительных источников изучения используется:

  • электрическое квадрупольное поле;
  • операторная эквивалентность;
  • дипольное магнитное поле;
  • другие электроны этого же иона;
  • кристаллическое электрическое поле.

В отличие от магнитного гамильтониана, который является прямым и общим, если знать его функции. Однако подобные данные недоступны, поэтому точных расчетов достичь не удается.

Статическая восприимчивость невзаимодействующих систем

Гамильтониан предстает в виде суммы отдельных членов. Для остальных систем существуют не взаимодействующие элементы. Так как явление магнетизма прочно связано с понятиями проводников и диэлектриков, многие математики используют их при составлении квантовой теории магнетизма.

Диэлектрики характеризуются распределением заряда, и он неплохо локализован в конкретной ячейке. Эти системы описываются локализованными эффективными спинами.

Однако, из-за того, что во многих природных элементах остается непонятой магнитный момент и его распределение, то дальнейшие вычисления также проводятся особыми методами.

Физик Ландау проводит эксперименты над неферромагнитными металлами. На приложенном поле впервые были исследована статическая реакция. Его коллега в это же рассмотрел спиновый парамагнетизм. Сам Ландау предпринял попытки распознать орбитальный диамагнетизм.

При измерении самой восприимчивости существует немало специальных методов. Все они основаны на том, что ест образец с удельной восприимчивостью. Если образец поместить на конец маятника, который висит под прямым углом по отношению к поверхности, то возникнет крутильный момент.

Сбалансировать крутильный момент от образца возможно противоположным крутильным моментом. Он достигается при пропускании через элемент системы электрического тока. Оно проходит через соленоид. В остальных случаях измерение сводится к измерению тока, которое равно нулевому смещению.

Для материалов с сильномагнитным полем используется магнитометр с вибрирующим образцом.

Источник: https://spravochnick.ru/fizika/kvantovaya_teoriya/kvantovaya_teoriya_magnetizma/

Квантовая теория магнетизма, Уайт Р., 1985

Квантовая теория магнетизма

  • Книги и учебники →
  • Книги по физике

Купить бумажную книгуКупить электронную книгуНайти похожие материалы на других сайтахКак открыть файлКак скачатьПравообладателям (Abuse, DMСA)Квантовая теория магнетизма, Уайт Р., 1985.  Книга американского ученого, перевод первого издания которой был опубликован в 1972 г., написана фактически заново и отражает все важнейшие достижения физики магнетизма за последние 12 лет. Используется единый подход, основанный на рассмотрении обобщенной восприимчивости.Рассчитана на научных работников, а также аспирантов и студентов, занимающихся проблемами магнетизма и физики твердого тела.

МАГНИТНАЯ ВОСПРИИМЧИВОСТЬ.

Всякую систему можно характеризовать ее откликом на внешнее воздействие. Например, пресловутый «черный ящик» в электронике характеризуется напряжением на выходе, когда на его входе задан ток. Величина, называемая передаточным импедансом, содержит всю информацию, необходимую для понимания работы черного ящика.

Если известно, что именно заключено в черном ящике (например, если мы знаем детальную схему включения сопротивлений, диодов и т. д.), то можно теоретически установить, каким будет передаточный импеданс.Точно так же если рассматривать кристалл как систему зарядов и токов, то его можно характеризовать функцией отклика.

Нас здесь будет интересовать в основном отклик такой системы на магнитное поле. В этом случае «выходом» служит намагниченность, а функцией отклика — магнитная восприимчивость. Точно вычислить магнитную восприимчивость фактически невозможно, поскольку система содержит примерно 1023 частиц.

Поэтому обычно исходят из анализа измерений магнитной восприимчивости, по поведению которой устанавливают важнейшие процессы, протекающие в системе, а затем уже анализируют систему с учетом таких процессов.

Для реализации такой программы мы должны знать, какие процессы в системе возможны и как они влияют на восприимчивость.

ОГЛАВЛЕНИЕ

От редакторов перевода Предисловие ко второму изданию

ГЛАВА 1. МАГНИТНАЯ ВОСПРИИМЧИВОСТЬ

1.1. Магнитный момент 1.2. Намагниченность 1.3. Обобщенная восприимчивость 1.3.1. Соотношения Крамерса — Кронига 1.3.2. Флуктуационно-диссипационная теорема1.3.3. Соотношение Онсагера 1.4. Вторичное квантование

ГЛАВА 2. МАГНИТНЫЙ ГАМИЛЬТОНИАН

2.1. Уравнение Дирака2.2. Источники поля2.2.1. Однородное внешнее поле 2.2.2. Электрическое квадрупольное поле 2.2.3. Магнитное дипольное (сверхтонкое) поле 2.2.4. Другие электроны того же самого иона 2.2.5. Кристаллическое электрическое поле 2.2.6. Диполь-дипольное взаимодействие 2.2.7. Прямой обмен 2.2.8. Суперобмен 2.3. Спиновый гамильтониан 2.3.1. Ионы переходных металлов 2.3.2. Редкоземельные ионы 2.3.3. Полупроводники

ГЛАВА 3. СТАТИЧЕСКАЯ ВОСПРИИМЧИВОСТЬ НЕВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ СИСТЕМ

3.1. Локализованные моменты 3.1.1. Диамагнетизм 3.1.2. Парамагнетизм ионов переходных металлов 3.1.3. Парамагнетизм редкоземельных ионов 3.2. Металлы 3.2.1. Диамагнетизм Ландау 3.2.2. Эффект де Гааза — Ван Альфена 3.2.3. Квантовый эффект Холла 3.2.4. Парамагнетизм Паули 3.3. Измерение восприимчивости

ГЛАВА 4. СТАТИЧЕСКАЯ ВОСПРИИМЧИВОСТЬ ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ СИСТЕМ

4.1. Локализованные моменты 4.1.1. Высокие температуры 4.1.2. Низкие температуры 4.1.3. Температуры вблизи Тс 4.1.4. Топология дальнего порядка 4.2. Металлы 4.2.1. Теория ферми-жидкости 4.2.2. Модель Стонера 4.2.3. Модель Хаббарда

ГЛАВА 5. ДИНАМИЧЕСКАЯ ВОСПРИИМЧИВОСТЬ СЛАБО ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ СИСТЕМ

5.1. Локализованные моменты 5.1.1. Уравнения Блоха 5.1.2. Форма резонансной линии 5.1.3. Измерение Т1 5.1.4. Вычисление Т1 5.2. Металлы 5.2.1. Парамагноны 5.2.2. Теория ферми-жидкости 5.3. Эффект Фарадея

ГЛАВА 6. ДИНАМИЧЕСКАЯ ВОСПРИИМЧИВОСТЬ СИЛЬНО ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ СИСТЕМ

6.1. Нарушенная симметрия 6.2. Диэлектрики 6.2.1. Теория спиновых волн 6.2.2. Магнитостатические моды 6.2.3. Солитоны 6.2.4. Тепловые магнонные эффекты 6.2.5. Параметрические возбуждения 6.2.6. Оптические процессы 6.2.7. Высокие температуры 6.3. Металлы

ГЛАВА 7. МАГНИТНЫЕ ПРИМЕСИ

7.1. Локальные колебания 7.2. Локальные моменты в металлах 7.2.1. Теория образования момента Андерсона7.3. Эффект Кондо 7.4. Случайный обмен 7.4.1. РККИ-взаимодействие 7.4.2. Спиновые стекла 7.4.3. Миктомагнетизм

ГЛАВА 8. РАССЕЯНИЕ НЕЙТРОНОВ

8.1. Сечение рассеяния нейтронов 8.2. Ядерное рассеяние 8.2.1. Брэгговское рассеяние 8.2.2. Рассеяние на фононах 8.3. Магнитное рассеяние8.3.1. Брэгговское рассеяние 8.3.2. Диффузное рассеяние Литература Предметный указатель.
Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Квантовая теория магнетизма, Уайт Р., 1985 — fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.

Скачать djvu

Ниже можно купить эту книгу по лучшей цене со скидкой с доставкой по всей России.Купить эту книгу

Скачать — djvu — Яндекс.Диск.

30.03.2015 14:46 UTC

учебник по физике :: физика :: Уайт

Следующие учебники и книги:

  • Теория атома, Строение электронных оболочек, Веселов М.Г., Лабзовский Л.Н., 1986
  • Лекции по квантовой электродинамике, Вергелес С.Н., 2005
  • Общая теория относительности и гравитационные волны, Вебер Д., 1962
  • Аналитические основы небесной механики, Уинтнер А., 1967

Предыдущие статьи:

  • Основы вакуумной техники, конспект лекций, Белокрылов И.В., 2007
  • Физика диэлектриков (область сильных полей), Воробьев Г.А., Похолков Ю.П., Королев Ю.Д., Меркулов В.И., 2003
  • Лабораторный практикум «Инжекционный лазер», Величанский В.Л., Егоров В.К., 2008
  • Моделирование космического мусора, Назаренко А.И., 2013

>

 

Источник: https://obuchalka.org/2015033083678/kvantovaya-teoriya-magnetizma-uait-r-1985.html

Booksm
Добавить комментарий