分析和阐述铁中存在的磁性类型及其对应理论。

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1、最终作业：试分析和阐述铁中存在的磁性类型及其对应理论。铁是铁磁性物质，铁磁体的铁磁性只在某一温度以下才表现出来，超过这一温度，由于物质内部热骚动破坏电子自旋磁矩的平行取向，因而自发磁化强度变为0，铁磁性消失。这一温度称为居里点。在居里点以上，材料表现为强顺磁性，其磁化率与温度的关系服从居里——外斯定律。描述铁磁性的理论是Weiss分子场理论以及基于磁矩相互作用的交换能理论，分子场理论主要描述的是分子场假设和磁畴概念。Weiss分子场理论从经典分析了铁磁性给出了清晰的物理图像理解。而描述顺磁性的理论有Pauli理论，Langevin理论，Brillouin理论，Van

2、Vleck理论等。以下是具大概解释。Pauli顺磁性理论，又称自旋顺磁理论，主要研究的是外加磁场作用下费米面附近的自由电子的磁矩发生反转，从而表现出顺磁性，他证明了金属中的导电电子的行为与费米-狄拉克所支配的自由电子气一样。Langevin顺磁理论适用于离子态的磁性分析，理论解释了正常顺磁性的实验结果。它以经典物理的玻尔滋曼分布为基础，从热力学和统计力学分析离子的顺磁性。假设每个分子都有一个固有磁矩M，这是由一个或多个电子在分子中的轨道运动产生的，未加外磁场时，因物质中分子的热运动，所有分子磁矩的取向无规则。施加外磁场后，分子磁矩相对磁场的取向就有所变化，变化量既依

3、赖于外磁场的强度也依赖于分子热运动的剧烈程度，即温度。Brillouin顺磁理论是对Langevin理论的补充，Brillounin修正的顺磁理论，，并且在此基础上引入了磁矩量子化的概念，使得量子力学在顺磁理论发挥了很好的作用，是经典物理和量子物理的结合，同时也更好的理解了离子态的顺磁性。VanVleck顺磁性来源于磁场对电子云的形变，VanVleck理论完全从量子角度分析了物质顺磁性。试推导Weiss分子场理论的自发磁化强度公式，并证明：解:根据Langevin的顺磁理论，磁性物质的磁化强度M为：不防令M0＝NgJJmB，有：根据Weiss的分子场假设，用h+wm

4、代替a表达式中的H，于是有当H＝0，有M=Ms,即自发磁化强度，于是有下式这就是以a为变量的铁磁体自发磁化强度公式，公式为超越方程，可通过数值解或图解法获得不同温度下的自发磁化强度Ms。上面根据条件只考虑T£Tc，在Tc附近，有a<<1，M(T)®0，当H＝0时，有又根据：，代入上式，就算出考虑到T£Tc，所以有(T/Tc)3=1，再令J=1/2，即有得到证明式子一上式在Tc附近，自发磁化强度随T迅速下降，一旦温度T达到TC后，自发磁化立即消失。这显然与实验上观察到的自发磁化强度在高于TC还部分存在的事实不符，及上式还需考虑磁矩的短程有序作用，即变换下式：（为什么非

5、要这样变？）假设T®0K，则a>>1®∞，于是有：若T®0K，当H＝0时，有Ms/M0®1,于是根据前面计算出有：将上式的α代入前式，再令J=1/2，于是有：