МОЛЕКУЛЯ́РНОЕ ПО́ЛЕ
-
Рубрика: Физика
-
Скопировать библиографическую ссылку:
МОЛЕКУЛЯ́РНОЕ ПО́ЛЕ, эффективное магнитное поле напряжённостью $\boldsymbol {H^*}$ в магнетике, создаваемое магнитными моментами намагниченного вещества: $\boldsymbol {H^*}=λ \boldsymbol M$, где $\boldsymbol M$ – намагниченность вещества, $λ$ – постоянная M. п. Это соотношение введено в 1907 П. Э. Вейсом. Идея о существовании внутр. сил, обеспечивающих намагничивание ферромагнетиков, впервые была высказана в 1892 Б. Л. Розингом. Введение M. п. соответствует замене парного взаимодействия магнитных моментов взаимодействием магнитного момента с некоторым ср. магнитным полем, создаваемым остальными моментами. Осн. уравнение теории M. п. получают, подставляя $\boldsymbol {H^*}$ в выражение для намагниченности парамагнетика во внешнем магнитном поле напряжённостью $\boldsymbol {H}$: $$M=Ngμ_{\text{Б}}JB_J(x),\qquad(1)$$ $$x=gμ_{\text{Б}}J(H+λM)/kT,$$ где $J$ – полный магнитный момент иона, $N$ – число магнитных ионов, $μ_{\text{Б}}$ – магнетон Бора, $g$ – множитель Ланде, $B_J(x)$ – функция Бриллюэна, $k$ – постоянная Больцмана, $T$ – темп-ра. Соотношение (1) представляет собой трансцендентное уравнение для намагниченности $M$ и имеет решение $M≠ 0$ при $T{<}T_{\text{C}}$, где $T_{\text{C}}$ – критич. темп-pa (точка Кюри ферромагнетика). Выше $T_{\text{C}}$ ферромагнетик становится парамагнетиком с магнитной восприимчивостью $χ (T)=M/H$, где $M$ соответствует решению уравнения (1) при $T≫T_{\text{C}}$. Величина $λ$ определяется формулой: $$λ=θ/С=3kT_{\text{C}}/[Ng^2μ_{\text{Б}}^2J(J+1)],$$ где $θ$ – парамагнитная темп-ра Кюри, $C$ – постоянная Кюри.
Оценку величины M. п. можно получить, сравнивая результаты теоретич. расчётов с эксперим. данными. Для $\ce{Fe}$ ($T_{\text{C}}≈$ 103 К), напр., $λ≈$ 5000 и $H^*≈$ 4·108 А/м. Такие большие значения $λ$ и $H^*$ не могут быть объяснены магнитным взаимодействием магнитных моментов, которое даёт величину $H^*$ порядка 105 А/м, что соответствует $T_{\text{C}}≈$ 10–1 К. В 1927 Я. Г. Дорфман экспериментально показал, что М. п. имеет немагнитное происхождение. Природа M. п. оставалась непонятой вплоть до создания квантовой механики. В 1928 В. Гейзенберг предположил, что поле $\boldsymbol {H^*}$ связано с обменной частью электростатич. взаимодействия электронов, зависящей от взаимной ориентации их спинов (см. Обменное взаимодействие).
Теория M. п. даёт качественно правильную картину поведения магнитных свойств вещества в широком интервале температур. В совр. теории магнетизма существуют другие, более точные (но и более сложные) методы, позволяющие учитывать корреляцию между спинами, но, несмотря на это, теория M. п. остаётся одним из осн. методов расчёта магнитных свойств систем взаимодействующих частиц.