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反铁磁性与亚铁磁性
来源:科技百科 专题:物理天地 ( 字号:   )

1970年,瑞典皇家科学院决定把该年度的诺贝尔物理学奖授予瑞典物理学家阿尔芬及法国物理学家奈尔,因为阿耳芬在磁流体及等离子体方面作出了重大贡献,而奈尔则因在反铁磁和亚铁磁方面的重要发现和基础研究而获奖的。

奈尔,1904年11月22 日出生于法国里昂,他在物理学中的主要贡献除发现反铁磁性和铁氧磁体外,还在物理磁性的其它方面做了一些重要工作,如微粒的磁性,磁性输运,磁体内部分散磁场、超反铁磁性等.我们今天主要介绍它所发现的反铁磁性与亚铁磁性。

大约到了本世纪三十年代初,人们对反磁性、顺磁性和铁磁性已得到满意的说明.1932年,奈尔发现根据磁矩间相互作用又很自然地说明了另一种铁磁体的磁性,即反铁磁性,按照奈尔的理论,在反铁磁体中磁矩存在两套排列方式.我们知道,铁磁体磁化时,各个组成原子的磁矩倾向于按同一方向排列,即平行于外磁场的方向排列,因此铁磁体的总磁矩就等于所有组成原子的磁矩之和.如果也把铁磁体中磁矩分成两套排列方式的话,这两套磁矩具有相同的排列方式.如图

(a);对于反铁磁体中的两套磁矩,它们是相间排列的,每套磁矩排列是完全一致的,相邻磁矩排列却是反平行的,两套磁矩大小几乎一样,因此其总的磁矩也几乎为零,如图(b)。

1948年,奈尔又根据他的理论成功地解释了亚铁性的磁化规律,奈尔认为,在亚铁磁体磁化时,两套磁矩的排列也是相反的,但两套磁矩的大小不相等,沿某一方向排列的磁矩较大,沿相反方向排列的磁矩较小如图(c),因此,亚铁磁体仍显示出较强的铁磁性。

奈尔经过研究后还发现,与铁磁体相类似地反铁磁体与亚铁磁体也存在一个临界转变温度,在这个温度以下磁体表现为反铁磁性和亚铁磁性,而温度超过这一临界温度时,磁体就表现为顺磁性.不同材料磁体具有不同的临界温度,这个临界温度就称为奈尔温度。

铁氧体是一种亚铁磁体,它是天然磁铁矿的主要成份,它的化学组成是四氧化三铁.一般亚铁磁体具有很高的电阻,不易受杂散电流的影响,因此它们在电话机、磁带涂层、计算机的记忆磁芯及变压磁等低损耗高频技术中是极为有用的.它们也可以用于发动机中的永久磁铁、扬声器与麦克风中。

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