На пульсаре - Кадомцев Б.Б.
ISBN 5-85504-013-5
Скачать (прямая ссылка):
стараться понять, что происходит.
- Ну, на сегодня достаточно, - добавил Леонид Андреевич. Приходи ко мне в
это же время через неделю. А чтобы тебе не было скучно, я прошу тебя
выполнить домашнее задание. И академик протянул Мише несколько исписанных
листков бумаги. На первом из них было написано "Задача №1" и затем шел
текст с формулами и рисунками.
Миша попрощался и быстро пошел домой.
4. Миша и Саша
Вернувшись домой, Миша побежал к своему другу Саше. Саша казался ему
очень умным - ведь он учился на третьем курсе физического факультета
Московского университета. Саша был всегда готов ответить на любой вопрос
по физике и математике. Миша думал, что Саша знает абсолютно все, что
касается физики. Поэтому и в рассказе о встрече с академиком Петровым
Миша почти мимоходом сказал об анизотропии массы в сильном магнитном
поле. Но Саша прореагировал на это очень резко.
- Миша, - сказал он, - ты явно что-то напутал. Никакой анизотропии масс
нет. Я только что познакомился с физикой магнитных явлений и довольно
хорошо знаю эту область.
Большая часть веществ принадлежит к одному из трех классов магнетиков -
диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики. Диамагнетики и
парамагнетики не имеют начального магнитного момента и намагничиваются
только в магнитном поле. У диамагнетиков магнитное поле возбуждает
магнитный момент, направленный против поля, а у парамагнетиков- по полю.
Парамагнетики состоят как бы из множества элементарных магнитиков,
которые без магнитного поля ориентированы совершенно хаотически, так что
их суммарный момент равен нулю. В магнитном поле они начинают
ориентироваться вдоль поля и появляется суммарный магнитный момент, тем
больший, чем сильнее само поле. Элементарный магнитный момент одиночного
атома называют иногда спином. Точнее говоря, спин- это механический
момент электронной оболочки атома, но связанный с ним магнитный момент
тоже называют иногда спином. Впрочем, кроме электронной оболочки
магнитный момент есть и у атомного ядра, но он гораздо меньше
электронного момента.
Ферромагнетики состоят из магнитных доменов, каждый из которых намагничен
до насыщения.
24
4. Миша и Саша
У диамагнетиков, исходно немагнитных, сами атомы немагнитны, но магнитное
поле как бы "наводит" у них магнитный момент посредством влияния на
орбитальное движение электронов атома.
а) б)
Антиферромагнетики (а) и ферримагнетики (б) имеют две эквивалентные
противоположно ориентированные магнитные подрешетки, которые направлены
либо строго антипараллельно (а), либо под небольшим углом (б) друг к
другу.
У диамагнетиков и парамагнетиков намагниченность обычно мала. Поэтому в
технике наиболее широкое применение нашли ферромагнетики. К числу
ферромагнетиков относится обычное железо. Именно от слова "феррум" -
железо - и получили они свое название.
Ферромагнетики сильно намагничиваются уже в сравнительно небольших
магнитных полях. Достаточно, например, оставить на ночь пруток из мягкого
железа ориентированным с севера на юг, и утром он окажется уже слабо
намагниченным. Это можно проверить с помощью компаса. Ферромагнетики так
легко намагничиваются лишь потому, что они исходно обладают большим
магнитным моментом. Каждый кусок железа, например, состоит из множества
маленьких сильно намагниченных областей: как бы очень малых магнитов.
Каждая такая область называется магнитным доменом. Обычно моменты этих
доменов ориентированы хаотически, так что средний магнитный момент равен
нулю.
Но как только прикладывается внешнее магнитное поле, домены начинают
поворачиваться и появляется суммарный магнитный момент. При увеличении
поля все домены поворачиваются вдоль поля, так что ферромагнетик
оказывается намагниченным до насыщения.
Кроме этих трех простейших классов магнетиков, т. е. диамагнетиков,
парамагнетиков и ферромагнетиков, имеются вещества с более сложными
магнитными свойствами. У этих веществ имеется не один сорт магнитных
атомов, а два или более; так что в кристалле твердого тела могут
образовываться две или более магнитных решеток. Если две подрешетки имеют
одинаковые по
4. Миша и Саша
25
абсолютной величине моменты и они ориентированы навстречу друг другу, то
такое вещество называется антиферромагнетиком. Если подрешетки
антиферромагнетика не в точности одинаковы, то возникает разностный
магнитный момент. Такое вещество называется ферримагнетиком. У некоторых
веществ, похожих на антиферромагнетики, кристаллическая симметрия
позволяет двум подрешеткам быть не в точности антипараллельными, а чуть-
чуть повернутыми друг относительно друга. Такие вещества называются
слабыми ферромагнетиками.
Могут быть и более сложные магнитные структуры. Например, в магнитной
подрешетке определенный слой магнетиков может не в точности повторять
соседний слой, а быть немного повернутым относительно предыдущего слоя. В
этом случае говорят о "зонтичной" симметрии. И, наконец, самый сложный
магнитный материал- это так называемое спиновое стекло. В спиновом стекле
