Кюри - Вейса закон - температурная зависимость магнитной восприимчивости парамагнетика
вида
Параметры вещества - постоянная
Кюри С и парамагн. темп-pa Кюри
- играют важную роль в объяснении природы магнетизма [1]. К.- В. з. установлен
П. Вейсом (P. Weiss, 1907). В дальнейшем было экспериментально показано, что
у очень многих ферро- и антиферромагнетиков в парамагн. области (при темп-pax
выше Кюри точки Tc и соответственно Нееля точки TN)зависимость
также описывается ф-лой (1). У ферромагнетиков
>0,
у антиферромагнетиков
<0.
В монокристаллах
анизотропна,
этот эффект достигает большой величины в редкоземельных металлах.
Графически удобно изображать
К.- В. з. в координатах
, где он имеет вид линейной зависимости
При этом (рис.) C=ctg,
а
определяется
как точка пересечения прямой с осью Т.
Выполнение К.- В. з. в
широком интервале температур носит приближённый характер. При ТТС(ТN)наблюдается отклонение от ф-лы (2). У ферромагнетиков
и TC не совпадают (рис.), но очень близки, у антиферромагнетиков
и TN
могут существенно различаться.
С теоретич. точки зрения
(в рамках теории молекулярного поля)К.- В. з. является обобщением Кюри
закона на случай взаимодействия между лока-лизов. магн. моментами. При этом
параметр
в (2) совпадает с
коэф. l молекулярного поля Н*=
M(М - намагниченность образца). В Гейзенберга модели коэф.
пропорционален обменному интегралу между спиновыми моментами S, a
(N - число магн. атомов в образце, g - Ланде множитель ,
-
магнетон Бора).
Для модели Гейзенберга
существенна локализация электромов - носителей магн. момента. Между тем К.-
В. з. наблюдается в большом числе металлов и сплавов (включая осн. ферромагн.
металлы Fe, Co, Ni), где электроны, обусловливающие их магн. свойства, делокализованы.
Учёт обменного взаимодействия в теории коллективизиров. электронов Стонера -
Вольфарта хотя и усиливает слабо зависящий от Т Паули парамагнетизм (Т), но не может привести к К.- В. з. при
(
104
К - температура Ферми в металле)
ввиду сильного вырождения электронного газа (вклад в парамагнетизм оказывается
квадратичным, а не линейным но параметру T/TF). Для преодоления
этого противоречия в теоретич. объяснении К.- В. з. в 70-х гг. 20 в. была предложена
теория кпиновых флуктуации [2], к-рая учитывает корреляции между электронами
и приводит к появлению линейной (или близкой к ней) зависимости (Т), что и даёт возможность объяснить справедливость К.- В. з. для меггаллов
и сплавов.
Помимо флуктуационного
механизма, к К.- В. з. могут приводить особенности реальной электронной структуры
магнетиков. Так, при наличии пика плотности состояний вблизи энергии Ферми (как,
напр., в Ni) зависимость (Т)имеет вид К.- В. з. [3, 4].
На температурную зависимость
магн. восприимчивости
может влиять также размытие электронного спектра, вызванное разл. типами взаимодействий
в твёрдом теле. Выяснение их роли - актуальная задача теории магн. явлений и
эксперимента.
Ю. П. Ирхин
|
![]() |