Энергия обменного взаимодействия



Download 31,47 Kb.
Sana27.06.2022
Hajmi31,47 Kb.
#709964
Bog'liq
Энергия обменного взаимодействия
Документ Microsoft Word (5), ielts-academic-reading-task-type-2-identifying-information-and-task-type-3-identifying-writers-views-and-claims-activity, analitik kimyo, analitik kimyo, analitik kimyo, Darslik. Ozbekiston tarixi, 105 elementary-grammar-test-1 englishtestsonline.com, Advantages & Disadvantage cheatsheet, INKASSA TOPSHIRIQNOMASI, 1-MARUZA MATNI, 20-VARIANT, CHIROYLI RAQAMLAR, CHIROYLI RAQAMLAR, САХН.М.ИШ ТАҚИМОТИ (2), Zafarjon

Энергия обменного взаимодействия
Введение Вейссом понятия молекулярного поля не давало объяснения, какова природа этого поля. Было неясно, какие силы приводят к ориентации спинов в ферромагнетике.
Одним из первых шагов, сделанных в направлении установления этой природы, был опыт Дорфмана. Предполагая, что пале Вейсса имеет магнитное происхождение, он сделал простую оценку величины этого паля. Энергия взаимодействия поля Вейсса с магнитным моментом атома далжна быть приблизительно равна средней тепловой энергии, приходящейся на один атом при температуре Кюри. Тепловая энергия в этом случае (при в = 1000 К) Ет = квв ss 1,38 • 10-23 • 103 = 1,38 • Ю-20 Дж. Энергия магнитного взаимодействия Ем = = цвBj. Поскальку  « 10—23, а Ет ~ Ем, то оценочная величина поля Вейсса далжна составлять около 103 Тл. Опыт заключался в следующем: от источника узкий пучок ускоренных электронов направлялся на тонкую никелевую фольгу, находящуюся в постоянном магнитном пале, параллельном ее поверхности, и намагниченную до насыщения. На экране, расположенном по другую сторону, регистрировался след пучка алектронов. В соответствии с условиями опыта поле Вейсса должно быть ориентировано параллельно поверхности фольги и перпендикулярно вектору скорости алектронов. Если бы поле Вейсса имело магнитную природу и по величине было бы таким, как приведено выше, то оно должно было действовать на электроны, значительно отклоняя их от прямой. В действительности отклонение пучка оказалось очень незначительным и соответствовало палю около 1 Тл. Отсюда Дорфманом был сделан вывод о немагнитной природе паля Вейсса.
В 1928 году Френкель и Гейзенберг установили, что ферромагнетизм — это особое свойство системы алектростатически взаимодействующих алектронов. Согласно принципу Паули минимум энергии свободного алектронного газа достигается в том случае, когда спины электронов полностью скомпенсированы. Френкель и Гейзенберг показали, что при наличии сильного электростатического взаимодействия между электронами энергетически выгодным может оказаться состояние с параллельной ориентацией спинов, т. е. намагниченное состояние. Как следствие, результирующая энергия взаимодействия наряду с кулоновским членом содержит член E0g, зависящий от взаимной ориентации спинов. Эта добавочная энергия — энергия обменного взаимодействия атомов сортов i и j, имеющих спиновые моменты Mfn и MJ":

где J — обменный интеграл, имеющий размерность энергии. Наличие обменного интеграла в выражении для обменной энергии (7.36) связано с перекрытием областей распределения электронного заряда атомов г и j. Обменная энергия не имеет классического аналога, хотя и имеет электростатическое происхождение. Она характеризует различие энергии кулоновского взаимодействия системы в случаях, когда спины параллельны и когда они антипараллельны.
Получить некоторое представление о физической природе энергии обменного взаимодействия можно, сравнив эту величину с тепловой энергией, необходимой для разрушения магнитного упорядочения. Так, у железа при температуре
Кюри в тепловая энергия, приходящаяся на один атом (кдв), необходимая для разрушения магнитного упорядочения, равна примерно 0,1 эВ. Следовательно, величина энергии упорядочивающего обменного взаимодействия, приходящаяся на один атом, должна быть того же порядка.

Рис. 7.14. Зависимость обменного интеграла J от отношения межатомного расстояния к радиусу недостроенной внутренней оболочки [74]
Если предположить неквантовый механизм упорядочения, например упорядочение под действием энергии Е, вызывающей ориентацию диполя с магнитным моментом /о в поле другого диполя моментом /ь, то такая энергия выражается соотношением Е « « //о|/б |/<2 А3, где г — расстояние между диполями. Оценка этой энергии для магнитных моментов величиной порядка одного магнетона Бора дает значение приблизительно 0,001 эВ при равновесных расстояниях между ближайшими соседними атомами в твердых телах. Следовательно, эффект дипольного взаимодействия по величине по крайней мере на два порядка слабее того, который обуславливает наблюдаемую на опыте величину обменной энергии.
Таким образом, обменное взаимодействие, ответственное за возникновение ферромагнетизма, нельзя описать с помощью классических моделей, оно представляет собой квантовомеханический эффект.
Установлено, что значение обменного интеграла J зависит от отношения межатомного расстояния d к диаметру а недостроенной внутренней электронной оболочки атома вещества (рис. 7.14). Ферромагнетизм наблюдается только для элементов, у которых обменный интеграл положителен (J > 0), что выполняется для d/a > 1,5. Например, из элементов группы железа ферромагнетиками являются только альфа-железо (о-Ее), кобальт (Со) и никель (Ni). Гамма-железо (7-Fe) и другие элементы этой группы не проявляют ферромагнетизма. Однако в ряде случаев при изменении постоянной решетки за счет легирования другим элементом можно добиться того, что данный элемент (слабо легированный) становится ферромагнетиком. Такой эффект наблюдается у марганца (Мп) при легировании его азотом в малых концентрациях, когда отношение d/a оказывается порядка 1,5.
Кроме того, имеется множество химических соединений и сплавов, в составе которых могут присутствовать не ферромагнитные элементы, но сами эти соединения и сплавы являются ферромагнетиками, например сплавы Mn-Cu-Al и соединения MnSb, MnBi, СгОг, МпОЕеаОз и т. д. Эти факты свидетельствуют о том, что кристаллическое строение вещества является одним из факторов, определяющим принадлежность данного вещества к ферромагнетикам.
Download 31,47 Kb.

Do'stlaringiz bilan baham:




Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©hozir.org 2022
ma'muriyatiga murojaat qiling

    Bosh sahifa
davlat universiteti
ta’lim vazirligi
axborot texnologiyalari
maxsus ta’lim
zbekiston respublikasi
guruh talabasi
O’zbekiston respublikasi
nomidagi toshkent
o’rta maxsus
texnologiyalari universiteti
toshkent axborot
davlat pedagogika
xorazmiy nomidagi
rivojlantirish vazirligi
pedagogika instituti
Ўзбекистон республикаси
tashkil etish
haqida tushuncha
vazirligi muhammad
таълим вазирлиги
O'zbekiston respublikasi
toshkent davlat
махсус таълим
respublikasi axborot
kommunikatsiyalarini rivojlantirish
vazirligi toshkent
saqlash vazirligi
fanidan tayyorlagan
bilan ishlash
Toshkent davlat
Ishdan maqsad
sog'liqni saqlash
uzbekistan coronavirus
respublikasi sog'liqni
fanidan mustaqil
coronavirus covid
koronavirus covid
vazirligi koronavirus
covid vaccination
qarshi emlanganlik
risida sertifikat
sertifikat ministry
vaccination certificate
o’rta ta’lim
matematika fakulteti
haqida umumiy
fanlar fakulteti
pedagogika universiteti
ishlab chiqarish
moliya instituti
fanining predmeti