简介
《磁性物理/现代物理基础丛书》扼要介绍一般磁性,重点介绍强磁性,特别是磁性材料磁性的基本现象和基本理论,并扼要介绍其应用和磁性材料以及它们的近期发展。《磁性物理/现代物理基础丛书》分磁性基础,原子磁性,自发磁化,强磁性介质的能量,磁畴结构,静态技术磁化过程,强磁性介质的电光性质、磁与生物、超精细相互作用,动态磁化过程,磁性材料、微波磁性器件等九章。详细的数学过程放在相关章节的附注里。书末附有物理常数、主要磁学量的单位及其换算、矢量分析公式、群论摘选、二次量子化、微扰论等六个附录。
《磁性物理/现代物理基础丛书》适合作为磁学、磁性材料、磁性器件、凝聚态物理等领域的研究生教材,也可以作为教学、科研、工程技术人员以及研究生、高年级本科生的参考书。在小部分章节中用到高等量子力学和群论,没有学过这些课程的读者可以参考附录四~六,或跳过数学过程,掌握理论的思路和主要结果。
目录
符号凡例
第1章 磁性基础
1.1 磁学的基本定律和基本量
1.1.1 磁力定律,磁感应强度矢量,磁矩
1.1.2 磁化强度矢量,磁偶极矩,磁极化强度矢量,磁场强度矢量
1.1.3 Maxwell方程,磁矢势,磁通量
1.1.4 磁矩
1.1.5 磁感应强度,磁(极)化强度,磁导率,磁化率,比磁化强度
1.1.6 磁学量的单位
1.2 物质磁性的分类
1.2.1 抗磁性
1.2.2 顺磁性
1.2.3 反铁磁性
1.2.4 铁磁性
1.2.5 亚铁磁性
1.2.6 磁性玻璃
1.3 磁Coulomb定律,静磁场
1.3.1 磁荷,磁Coulomb定律
1.3.2 磁矩在磁场中受的力矩,磁矩和电流产生的磁场
1.3.3 磁路,磁阻
1.4 静磁能
1.4.1 Zeeman能,磁化能
1.4.2 磁场能,磁矩相互作用能,磁荷相互作用能,静磁能
1.5 磁介质的热力学
1.5.1 磁介质的热力学原理
1.5.2 一级和二级相变
1.5.3 磁卡效应
1.6 带电粒子在静电磁场中的哈密顿
参考文献
第2章 原子磁性
2.1 电子结构
2.1.1 电子自旋
2.1.2 Hartree-Fock方程,单电子近似
2.1.3 中心场近似
2.1.4 电子结构
2.1.5 角动量
2.2 光谱项,多重态
2.2.1 剩余Coulomb作用,光谱项
2.2.2 自旋—轨道耦合作用,多重态
2.3 原子的固有磁矩,旋磁比
2.3.1 原子中一个电子的磁矩和旋磁比
2.3.2 多电子原子的磁矩和旋磁比
2.4 原子的抗磁性和顺磁性
2.4.1 在外磁场中的原子磁矩
2.4.2 抗磁性
2.4.3 顺磁性
2.5 原子内部的交换作用
2.5.1 交换作用哈密顿
2.5.2 交换积分
参考文献
第3章 自发磁化
3.1 固体的原子(离子)磁矩
3.1.1 Fe-Ni合金
3.1.2 合金的3d原子磁矩
3.1.3 氧化物的3d离子磁矩
3.1.4 固体的4f离子磁矩
3.2 中子衍射,磁结构
3.2.1 中子衍射
3.2.2 MnO的磁结构
3.2.3 金属Ho的磁结构
3.2.4 尖晶石铁氧体MO·Fe2O3,Fe3O4,γ-Fe2 O3的磁结构
3.2.5 磁铅石铁氧体的磁结构
3.2.6 石榴石铁氧体的磁结构
3.2.7 钙钛石结构铁氧体(正铁氧体)的磁结构
3.2.8 强磁性氧化物中磁矩的空间分布
3.2.9 金属Fe的磁结构
3.3 分子场理论
3.3.1 Weiss的分子场理论
3.3.2 磁性分析
3.3.3 Néel的分子场理论
3.4 直接交换作用
3.4.1 H2分子的交换作用
3.4.2 固体的交换作用
3.4.3 分子场的起源
3.5 自旋波
3.5.1 自旋波
3.5.2 自旋波的半经典物理图像
3.5.3 T3/2定律
3.6 晶场效应
3.6.1 晶场,晶场中的3d和4f离子
3.6.2 晶场作用哈密顿
3.6.3 3d离子在尖晶石铁氧体B位的晶场效应
3.6.4 Jahn-Teller效应
3.6.5 轨道淬灭
3.6.6 回转磁效应
3.7 自由电子气体的磁性
3.7.1 自由电子的本征态,本征能
3.7.2 自由电子气体的能带结构
3.7.3 自由电子气体的磁化率
3.8 RKKY交换作用
3.8.1 f-s交换作用哈密顿
3.8.2 f-s交换作用的一级微扰
3.8.3 传导电子的衰减振荡磁化
3.8.4 稀土离子间的间接交换作用
3.8.5 Curie温度和de Gennes因子
3.9 金属的铁磁性理论
3.9.1 Bloch波函数
3.9.2 基于平均场近似的能带理论
3.9.3 Stoner的铁磁性理论
3.9.4 密度泛函理论,LDA,LSDA,GGA
3.9.5 能带计算方法简介
3.9.6 能带结构举例
3.10 超交换作用
3.10.1 超交换作用的物理图像
3.10.2 超交换作用的半定量分析
3.10.3 Anderson的势交换和运动交换
参考文献
第4章 强磁性介质的能量
4.1 交换能的经典表达式
4.1.1 立方晶体的交换能密度,交换常数
4.1.2 非立方晶体的交换能密度
4.2 磁晶各向异性
4.2.1 磁晶各向异性的概念
4.2.2 磁晶各向异性能与磁化方向的关系
4.2.3 各向异性场
4.3 磁晶各向异性机理
4.3.1 磁矩相互作用模型
4.3.2 单离子模型
4.3.3 双离子模型
4.4 磁致伸缩,磁弹性能
4.4.1 立方晶体的弹性力学
4.4.2 立方晶体的磁弹性能
4.4.3 立方晶体的自发应变张量
4.4.4 立方晶体的磁致伸缩
4.4.5 六方晶体的磁致伸缩
4.4.6 磁致伸缩机理要点
4.5 应力能
4.5.1 立方晶体的应力能
4.5.2 立方多晶体的应力能
4.6 退磁场,退磁能
4.6.1 椭球磁体的退磁因子和退磁能,形状各向异性能
4.6.2 易轴垂直于磁体表面的片形和棋盘形畴结构的退磁能
4.6.3 易轴几乎平行于磁体表面的片形畴结构的退磁能
4.7 磁感生各向异性
4.7.1 金属Co的磁场冷却感生各向异性
4.7.2 原子对有序排列各向异性
4.7.3 多晶磁性薄膜的感生各向异性
4.7.4 AlNiCo永磁合金的磁场热处理感生各向异性
4.7.5 Co-CoO的磁场冷却感生各向异性
4.7.6 非晶Gd-Co薄膜的膜面法线方向为易轴的轴各向异性
4.7.7 自旋玻璃Cu-Mn合金的磁场感生各向异性
4.8 混乱各向异性,有效各向异性
4.8.1 非晶磁体的混乱各向异性,有效各向异性
4.8.2 纳米晶材料的有效各向异性
参考文献
……
第5章 磁畴结构
第6章 静态技术磁化过程
第7章 强磁性介质的电光性质,磁与生物,超精细相互作用
第8章 动态磁化过程
第9章 磁性材料,微波磁性器件
附录
参考文献
第1章 磁性基础
1.1 磁学的基本定律和基本量
1.1.1 磁力定律,磁感应强度矢量,磁矩
1.1.2 磁化强度矢量,磁偶极矩,磁极化强度矢量,磁场强度矢量
1.1.3 Maxwell方程,磁矢势,磁通量
1.1.4 磁矩
1.1.5 磁感应强度,磁(极)化强度,磁导率,磁化率,比磁化强度
1.1.6 磁学量的单位
1.2 物质磁性的分类
1.2.1 抗磁性
1.2.2 顺磁性
1.2.3 反铁磁性
1.2.4 铁磁性
1.2.5 亚铁磁性
1.2.6 磁性玻璃
1.3 磁Coulomb定律,静磁场
1.3.1 磁荷,磁Coulomb定律
1.3.2 磁矩在磁场中受的力矩,磁矩和电流产生的磁场
1.3.3 磁路,磁阻
1.4 静磁能
1.4.1 Zeeman能,磁化能
1.4.2 磁场能,磁矩相互作用能,磁荷相互作用能,静磁能
1.5 磁介质的热力学
1.5.1 磁介质的热力学原理
1.5.2 一级和二级相变
1.5.3 磁卡效应
1.6 带电粒子在静电磁场中的哈密顿
参考文献
第2章 原子磁性
2.1 电子结构
2.1.1 电子自旋
2.1.2 Hartree-Fock方程,单电子近似
2.1.3 中心场近似
2.1.4 电子结构
2.1.5 角动量
2.2 光谱项,多重态
2.2.1 剩余Coulomb作用,光谱项
2.2.2 自旋—轨道耦合作用,多重态
2.3 原子的固有磁矩,旋磁比
2.3.1 原子中一个电子的磁矩和旋磁比
2.3.2 多电子原子的磁矩和旋磁比
2.4 原子的抗磁性和顺磁性
2.4.1 在外磁场中的原子磁矩
2.4.2 抗磁性
2.4.3 顺磁性
2.5 原子内部的交换作用
2.5.1 交换作用哈密顿
2.5.2 交换积分
参考文献
第3章 自发磁化
3.1 固体的原子(离子)磁矩
3.1.1 Fe-Ni合金
3.1.2 合金的3d原子磁矩
3.1.3 氧化物的3d离子磁矩
3.1.4 固体的4f离子磁矩
3.2 中子衍射,磁结构
3.2.1 中子衍射
3.2.2 MnO的磁结构
3.2.3 金属Ho的磁结构
3.2.4 尖晶石铁氧体MO·Fe2O3,Fe3O4,γ-Fe2 O3的磁结构
3.2.5 磁铅石铁氧体的磁结构
3.2.6 石榴石铁氧体的磁结构
3.2.7 钙钛石结构铁氧体(正铁氧体)的磁结构
3.2.8 强磁性氧化物中磁矩的空间分布
3.2.9 金属Fe的磁结构
3.3 分子场理论
3.3.1 Weiss的分子场理论
3.3.2 磁性分析
3.3.3 Néel的分子场理论
3.4 直接交换作用
3.4.1 H2分子的交换作用
3.4.2 固体的交换作用
3.4.3 分子场的起源
3.5 自旋波
3.5.1 自旋波
3.5.2 自旋波的半经典物理图像
3.5.3 T3/2定律
3.6 晶场效应
3.6.1 晶场,晶场中的3d和4f离子
3.6.2 晶场作用哈密顿
3.6.3 3d离子在尖晶石铁氧体B位的晶场效应
3.6.4 Jahn-Teller效应
3.6.5 轨道淬灭
3.6.6 回转磁效应
3.7 自由电子气体的磁性
3.7.1 自由电子的本征态,本征能
3.7.2 自由电子气体的能带结构
3.7.3 自由电子气体的磁化率
3.8 RKKY交换作用
3.8.1 f-s交换作用哈密顿
3.8.2 f-s交换作用的一级微扰
3.8.3 传导电子的衰减振荡磁化
3.8.4 稀土离子间的间接交换作用
3.8.5 Curie温度和de Gennes因子
3.9 金属的铁磁性理论
3.9.1 Bloch波函数
3.9.2 基于平均场近似的能带理论
3.9.3 Stoner的铁磁性理论
3.9.4 密度泛函理论,LDA,LSDA,GGA
3.9.5 能带计算方法简介
3.9.6 能带结构举例
3.10 超交换作用
3.10.1 超交换作用的物理图像
3.10.2 超交换作用的半定量分析
3.10.3 Anderson的势交换和运动交换
参考文献
第4章 强磁性介质的能量
4.1 交换能的经典表达式
4.1.1 立方晶体的交换能密度,交换常数
4.1.2 非立方晶体的交换能密度
4.2 磁晶各向异性
4.2.1 磁晶各向异性的概念
4.2.2 磁晶各向异性能与磁化方向的关系
4.2.3 各向异性场
4.3 磁晶各向异性机理
4.3.1 磁矩相互作用模型
4.3.2 单离子模型
4.3.3 双离子模型
4.4 磁致伸缩,磁弹性能
4.4.1 立方晶体的弹性力学
4.4.2 立方晶体的磁弹性能
4.4.3 立方晶体的自发应变张量
4.4.4 立方晶体的磁致伸缩
4.4.5 六方晶体的磁致伸缩
4.4.6 磁致伸缩机理要点
4.5 应力能
4.5.1 立方晶体的应力能
4.5.2 立方多晶体的应力能
4.6 退磁场,退磁能
4.6.1 椭球磁体的退磁因子和退磁能,形状各向异性能
4.6.2 易轴垂直于磁体表面的片形和棋盘形畴结构的退磁能
4.6.3 易轴几乎平行于磁体表面的片形畴结构的退磁能
4.7 磁感生各向异性
4.7.1 金属Co的磁场冷却感生各向异性
4.7.2 原子对有序排列各向异性
4.7.3 多晶磁性薄膜的感生各向异性
4.7.4 AlNiCo永磁合金的磁场热处理感生各向异性
4.7.5 Co-CoO的磁场冷却感生各向异性
4.7.6 非晶Gd-Co薄膜的膜面法线方向为易轴的轴各向异性
4.7.7 自旋玻璃Cu-Mn合金的磁场感生各向异性
4.8 混乱各向异性,有效各向异性
4.8.1 非晶磁体的混乱各向异性,有效各向异性
4.8.2 纳米晶材料的有效各向异性
参考文献
……
第5章 磁畴结构
第6章 静态技术磁化过程
第7章 强磁性介质的电光性质,磁与生物,超精细相互作用
第8章 动态磁化过程
第9章 磁性材料,微波磁性器件
附录
参考文献
磁性物理
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