СПИ́НОВЫЕ ВО́ЛНЫ

СПИ́НОВЫЕ ВО́ЛНЫ, 1) вол­ны на­ру­ше­ний спи­но­во­го по­ряд­ка в маг­ни­то­упо­ря­до­чен­ных сре­дах. Су­ще­ст­во­ва­ние С. в. пред­ска­за­но Ф. Бло­хом в 1930. В фер­ро-, ан­ти­фер­ро- и фер­ри­маг­не­ти­ках спи­ны ато­мов и свя­зан­ные с ни­ми маг­нит­ные мо­мен­ты в ос­нов­ном со­стоя­нии стро­го упо­ря­до­че­ны. Из-за силь­но­го об­мен­но­го взаи­мо­дей­ст­вия ме­ж­ду ато­ма­ми от­кло­не­ние маг­нит­но­го мо­мен­та к.-л. ато­ма от по­ло­же­ния рав­но­ве­сия не ло­ка­ли­зу­ет­ся, а рас­про­стра­ня­ет­ся в сре­де в ви­де вол­ны. С. в. яв­ля­ют­ся эле­мен­тар­ны­ми воз­бу­ж­де­ния­ми сис­те­мы маг­нит­ных мо­мен­тов в маг­ни­то­упо­ря­до­чен­ных сре­дах, а со­от­вет­ст­вую­щие им ква­зи­ча­сти­цы на­зы­ва­ют­ся маг­но­на­ми. При $T=0$ К маг­но­ны в маг­не­ти­ках от­сут­ст­ву­ют; с рос­том темп-ры они по­яв­ля­ют­ся и их чис­ло рас­тёт – в фер­ро­маг­не­ти­ках про­пор­цио­наль­но $T^{3/2}$, в ан­ти­фер­ро­маг­не­ти­ках – $T^3$. Рост чис­ла маг­но­нов при­во­дит к умень­ше­нию маг­нит­но­го по­ряд­ка. Так, на­маг­ни­чен­ность $M$ фер­ро­маг­не­ти­ка с рос­том темп-ры умень­ша­ет­ся, при­чём из­ме­не­ние на­маг­ни­чен­но­сти $ΔM(T)∝T^{3/2}$ (Бло­ха за­кон).

С. в. ха­рак­те­ри­зу­ют­ся за­ви­си­мо­стью час­то­ты $ω$ от вол­но­во­го век­то­ра $\boldsymbol k$ (за­кон дис­пер­сии). В слож­ных маг­не­ти­ках (кри­стал­лах с не­сколь­ки­ми маг­нит­ны­ми под­ре­шёт­ка­ми) мо­гут су­ще­ст­во­вать неск. ти­пов С. в., и их за­кон дис­пер­сии су­ще­ст­вен­но за­ви­сит от маг­нит­ной струк­ту­ры.

С. в. до­пус­ка­ют на­гляд­ную клас­сич. ин­тер­пре­та­цию. В це­поч­ке из $N$ ато­мов, рас­стоя­ния ме­ж­ду ко­то­ры­ми $a$, в маг­нит­ном по­ле на­пря­жён­но­сти $\boldsymbol H$ при $\boldsymbol k=0$ (С. в. нет) все спи­ны син­фаз­но пре­цес­си­ру­ют во­круг на­прав­ле­ния по­ля $\boldsymbol H$. Час­то­та этой од­но­род­ной пре­цес­сии рав­на лар­мо­ро­вой час­то­те $ω_0$. При $\boldsymbol k≠0$ пре­цес­сия спи­нов не­од­но­род­на: отд. спи­ны (1, 2, 3 и т. д.) на­хо­дят­ся в раз­ных фа­зах, сдвиг фаз ме­ж­ду со­сед­ни­ми ато­ма­ми ра­вен $ka$. Час­то­та не­од­но­род­ной пре­цес­сии $ω(𝑘) > ω_0$. Зная си­лы взаи­мо­дей­ст­вия ме­ж­ду спи­на­ми, мож­но рас­счи­тать за­ви­си­мость $ω(k)$. В фер­ро­маг­не­ти­ках для длин­ных С. в. ($ka ≪ 1$) эта за­ви­си­мость про­ста: $ω(k)=ω_0+ωc(ak)^2$. Ве­ли­чи­на $\hbar ω_c$ ($\hbar$  – по­сто­ян­ная План­ка) име­ет по­ря­док ве­ли­чи­ны об­мен­но­го ин­те­гра­ла ме­ж­ду со­сед­ни­ми ато­ма­ми. Как пра­ви­ло, $ω_c ≫ ω_0$. Час­то­та од­но­род­ной пре­цес­сии ω0 оп­ре­де­ля­ет­ся ани­зо­тро­пи­ей кри­стал­ла и при­ло­жен­ным к не­му маг­нит­ным по­лем. Кван­то­во­ме­ха­нич. ана­лиз сис­те­мы взаи­мо­дей­ст­вую­щих спи­нов по­зво­ля­ет вы­чис­лить за­ко­ны дис­пер­сии С. в. для разл. кри­стал­лич. ре­шё­ток при про­из­воль­ном со­от­но­ше­нии ме­ж­ду дли­ной С. в. и $a$.

2) С. в. в па­ра­маг­нит­ных ме­тал­лах – ко­ле­ба­ния спи­но­вой плот­но­сти элек­тро­нов про­во­ди­мо­сти, обу­слов­лен­ные об­мен­ным взаи­мо­дей­ст­ви­ем ме­ж­ду ни­ми. Су­ще­ст­во­ва­ние та­ких С. в. про­яв­ля­ет­ся в не­ко­то­рых осо­бен­но­стях ЭПР, в ча­ст­но­сти в се­лек­тив­ной про­зрач­но­сти ме­тал­лич. пла­стин для элек­тро­маг­нит­ных волн с час­то­та­ми, близ­ки­ми к час­то­те ЭПР.