Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
(9)
Ширина магноииой энергеткч. зоиы ДА© = М^Ч^макс) —
— g>(0)], где fcMaKC = (л/2а)Ь, равиа:
Ah(H — 2s'^J(R)^.2sJ
(J — обменный интеграл для ближайших соседей). Соотношение Дйохм/ — общее свойство магиоииых зон.
Магнитный момент магиона. Зависимость энергии магнона от магн. поля H означает, что магнон обладает магн. моментом:
Iii=-дНщ/дН.
(10)
В простейшем случае чисто обменного одноподрешёточиого ферромагнетика магн. момент магнона равен маги, моменту атома и направлен против равновесноii намагниченности. Увеличение числа магнонов приводит к уменьшению величины спонтанной ,намагниченности магиетииа. В многоподрешёточных магнетиках рост числа магионов уменьшает намагниченность подрешёток.
В маги, металлах (Fe, Co, Ni н др.), где за магп. свойства ответственны d-электроны, в формировании
спектра С. в. принимают участие иелокализов. электроны проводимости. В длинноволновом пределе (а/с <? 1} С. в. в магн. металле ¦— одна нз ветвей колебания ферми-жидкости.
Газ магионов. Магиоиы являются бозонами. При конечной темп-ре Г / 0 магионов много. Их число Nh пропорц. объёму тела V и растёт с ростом T:
Vii
Ntt ~—(TfTc) — для ферромагнетиков,
1?
у
IVm «—(T)Tn)3- для антиферромагиетиков.
»0
Ми. свойства магнетиков прн T <? Tc (Tn) удобно описывать, считая, что С. в. представляют собой почти идеальный газ магнонов (см. Вырожденный газ). Химический потенциал газа .магнонов равен Ot т. к. число магиоиов ие сохраняется; равновесная ф-ция распределения магионов со энергиям;
exPtnajCftVAr 1—1 ' (**)
Ф-ла (11) позволяет вычислить температурную зависимость термодннамич. характеристик магнетика (намагниченности, теплоёмкости, маги, восприимчивости к др.). Получающиеся выражения тем точнее, чем идеальнее газ магнонов. Неидеальиость — результат взаимодействия магиоиов друг с другом, с др. квазичастицами (с фоиоиамн, электронами). С ростом T число любых квазичастиц растёт, их взаимодействие становится столь существенным, что представление об идеальном газе магионов перестаёт быть справедливым. Кроме того, может нарушиться условие квазистацио-иарности С. в. to(fc) > t~x(k), где х — время жизни маг-иона. Поэтому простейшая концепция газа магиоиов применима при T Tc(Tn). При этом важную роль играют низкочастотные (релятивистские) магионы; при T <? Tc их значительно больше, чем обменных (последних экспоненциально мало). Однако учёт изменения спектра магионов при повышении темп-ры позволяет обобщить концепцию газа магионов практически иа широкий диапазон T, включающий Tc.
Влнниие спиновых воля и а кинетические свойства магнетиков. С. в. позволяют описать ие только термо-дииамич. (равновесные) свойства магнетиков, ио и их кинетические и резонансные свойства. В теплопроводности магнетиков наряду с фоиоиамн и электронами (для проводников) принимают участие магноиы: одни из механизмов затухания звука — рассеяние звуковых волн иа магнонах; в магн. металлах и полупроводниках рассеяние электронов иа магионах — один нз механизмов электросопротивления; ферро- н антиферромагнит-Huii резонансы можно представить как превращение фотона в магнон, при ферроакустнч. резонансе в маг-ион превращается фоной.
Для описания кинетических н резонансных процессов существенно время жизнн магиона Tf (fc). Среди процессов, определяющих время жизни магнонов, выделяют собств. процессы, характерные для идеального кристалла (магион-магнонные, магнон-фоионные н др. взаимодействия), н несобственные (рассеяние магнонов на пркмесях, дислокациях, границах кристаллитов и поверхности образца).
Взаимодействие магнонов друг с другом и с др. квазнчастицами может привести ие только к их рассеянию, ио и к перестройке их спектра. С возрастанием чнсла магионов (Nm) наблюдается иелкиейный (по tfM) сдвиг частоты С. в. Учёт членов ф-лы (8), «отброшенных» при получении ф-лы (9), приводит к взаимодействию магиоиов, носящему характер притяжения. В результате притяжения между магноиами может образоваться своеобразный спиновый комплекс — двухчастичное связанное состояние. В частности, в ферромагнетике, состоящем из атомов со спином 1J2, возникает возбуждение, соответствующее движению HO
кристаллу двух спниов, связанных между собой и перевёрнутых относительно вектора намагниченности. Как правило, спиновые комплексы образуют магноиы с энергией Ла> ~ / [их роль при T Tc(Tn) невелика].
Резонанс между С. в. и волной колебания др. природы (иапр., звуковой) может привести к «расталкиванию» ветвей, что проявляется в существовании гибридных колебании, иапр. магнитоупругих (см. Магнитоупругие волны, Магнитоупругое взаимодействие) .
Экспериментальные методы. Первыми эксперим. методами исследования С. в. были измерения температурной зависимости термодинамич. характеристик — намагниченности, магн. части теплоёмкости (рис. 2, 3).
Рнс. 2. Температурная зависимость намагниченности ферромагнитного соединения EuO. Сплошная кривая ¦— расчёт M(T) по теории спиновых волн.
= 1,8 S 8,9 0,8 S 0,7
I 0,6
І 0,5 І 8,4 І 0,3
