|
| |
|
Слаботочка Книги представлений Вейсса-Гейзенберга, становится грубо приближенной; поэтому при подстановке Г=6 из нее получается J- -~- -> оо. Более точная теория, которая учитывает так называемый ближний порядок в расположении спинов, приводит к конечному возрастанию Д/-эффекта вблизи точки Кюри. Учет ближнего порядка в расположении спинов заключается в следующем. В теории Вейсса-Гейзенберга при определении наивероятнейших состояний принимался во внимание лишь так называемый дальний порядок в расположении спинов, который характеризуется общим числом спинов и числом спинов, ориентированных вдоль или против результирующего магнитного момента области. Влияние распределения ориентации спинов внутри области (вокруг данного спина), т. е. влияние ближнего порядка , в этих работах не учитывалось. Между тем оно должно играть существенную роль, в особенности при рассмотрении магнитных свойств вблизи температуры Кюри. Учет ближнего порядка в расположении спинов позволил Вонсовскому (см. [8]) и Стиль-бансу [21] объяснить конечность скачков теплоемкости в точке Кюри и наличие остатков самопроизвольной намагниченности выше точки Кюри. Итак, основной причиной возникновения Д4-эффекта является то, что упругие напряжения вызывают изменения в обменном взаимодействии спинов в ферромагнитной решетке. Исходя из этого, характер наблюдаемых кривых Д4(), приведенных выше, можно качественно объяснить следующим образом. При данной температуре и поле, соответствующем техническому насыщению, т. е. когда все моменты областей самопроизвольной намагниченности полностью ориентированы вдоль направления поля, внутри областей всегда имеются спины, которые не совпадарот с направлением результирую-\ щего момента области. Таких спинов тем больше, чем выше температура. Число этих спинов может меняться как при наложении на ферромагнетик магнитного поля, большего (парапроцесс), так и при приложении упругих напряжений. Действие упругих напряжений состоит в том, что вследствие уменьшения или увеличения межатомных расстояний в решетке меняется результирующее обменное взаимодействие, что приводит к изменению распределения спинов в области и, следо- С помощью этого соотношения можно получить количествен- ные значения крутизны обменного интеграла , если известны экспериментальные значения Д/g и Дг. Наиболее просто обстоит дело в случае деформаций всестороннего сжатия и. растяжения, когда в металле межатомные расстояния меняются в чистом виде (пропорционально изменению объема тела). Здесь количественные величины крутизны обменного интеграла можно получить, изучая объемную зависщ- вательно, к изменению величины 7. Иными словами, перераспределение спинов происходит под действием того добавочного молекулярного поля, появление которого вызывается деформацией решетки (через изменение фактора Л/)- Здесь мы имеем дело с парапроцессом, вызванным упругими напряжениями ( механопарапроцесс ). Этот механопарапроцесс , естественно, будет больше вблизи точки Кюри, где концентрация непараллельных спинов наиболее высока, и меньше при низких температурах, где она мала. Результаты исследования Д/-эффекта представляют интерес в том отношении, что из них можно получить сведения об изменении обменного взаимодействия в ферромагнетиках в зависимости от межатомного расстояния. Для определения этих изменений лучше всего воспользоваться формулой Блоха для температурной зависимости самопроизвольной намагниченности при низких температурах (см. гл. I, § 3): где Ь - численная постоянная и Л - обменный интеграл. (Следует указать, что формулы для температурной зависимости вытекающие из теории Вейсса - Гейзенберга, для указанной цели не пригодны, ибо они очень приближенны [22]). Дифференцируя (47) по межатомному расстоянию г, имеем: ILb 3 . , дА мость / , т. е. в настоящее время мы не можем воспользоваться формулой (49), ибо до сих пор отсутствуют данные измерений влияния всесторонних деформаций на величину при низких температурах [для которых справедливы формулы (47)-(49)]. Подобного рода измерения в экспериментальном отношении весьма трудны. Проще провести опыты с применением односторонних деформаций растяжения, однако здесь возникают другие трудности. В отличие от деформаций всестороннего сжатия чли растяжения одностороннее растяжение сопровождается поперечным сжатием. Здесь мы имеем более сложную картину изменения межатомных расстояний в кристаллической решетке, и следовательно, обменный интеграл при растяжении будет изменяться более сложным образом. Для истолкования результатов опытов в первом, весьма грубом приближении можно исходить из следующих соображений. Так как в направле-гши растяжения межатомные расстояния увеличиваются, а в поперечном утиеньшаются, то для реальных ферромагнетиков, у которых коэффициенты поперечного сжатия s всегда меньше 1 будем иметь некоторое результирующее увеличение межатомных расстояний в направлении растяжения.,Последнее и приводит к изменению результирующего обменного интеграла в решетке. Величина этого изменения, конечно, меньше, чем при деформации всестороннего растяжения. Знаки же указанных изменений как при одностороннем, так и всестороннем растяжениях будут одинаковыми. Исходя из сказанного, измерения Д/д-эффекта, прежде всего, дают возможность определить знак крутизны результирующего обменного интеграла в данном ферромагнитном металле или сплаве. Отрицательные знаки Д/-эффекта, наблюдаемые в никеле и сплаве 20% Си, 80% № (вблизи точки Кюри), говорят о том, что в них результирующий обменный интеграл при увеличении межатомных расстояний уменьшается. Наоборот, данные измерений сплавов типа инвар показывают, что в них 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 [42] 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 |