磁学实验 实验要求 1.熟读讲义。 2.理解并掌握有关磁学的相关概念及理论。 3.熟练掌握实验操作步骤 1.磁晶各向异性实验观察 实验目的 1.掌握有关磁晶各向异性的基本知识; 2.使用偏光显微镜观察磁昰各向异性现象; 3.画出磁畴消失场和样品方向之间的关系 平面偏振光经铁磁物质透射偏振面会旋转一个角度这 种现象称为法拉第( Faraday)效应。由于各个磁畴的磁化方 向不同,各磁畴透射光线后,偏振面的旋转角也不同。因此 通过检偏器后,在目镜观察到的光强就有所不同。因而各 磁畴显岀的明喑程度就有差别 磁晶各向异性现象及其原因:研究铁磁体磁化强度曲 线同其方向的关系后发现,对于不同元素的晶体当施加相 同的磁场于不同的晶向时,得到的磁化强度也不同。可见
磁学实验 实验要求: 1. 熟读讲义。 2. 理解并掌握有关磁学的相关概念及理论。 3. 熟练掌握实验操作步骤 1. 磁晶各向异性实验观察 实验目的: 1. 掌握有关磁晶各向异性的基本知识; 2. 使用偏光显微镜观察磁晶各向异性现象; 3. 画出磁畴消失场和样品方向之间的关系. 平面偏振光经铁磁物质透射,偏振面会旋转一个角度,这 种现象称为法拉第(Faraday)效应。由于各个磁畴的磁化方 向不同, 各磁畴透射光线后, 偏振面的旋转角也不同。因此 通过检偏器后,在目镜观察到的光强就有所不同。因而各 磁畴显出的明暗程度就有差别. 磁晶各向异性现象及其原因:研究铁磁体磁化强度曲 线同其方向的关系后发现, 对于不同元素的晶体,当施加相 同的磁场于不同的晶向时, 得到的磁化强度也不同。可见
对于晶体,有些方向容易磁化有些方向比较难于磁化这 就是磁晶各向异性现象 图1样品膜面及晶向 图2样品平面内退磁态周期示意图 在晶态磁性物质中原子排成有规则的几何图形在这样 的结构中各方向的状况是不相同的。例如在某一方向排列 得紧密另一方向排列得稀疏。又例如在两种以上原子构成 的晶体中在某一方向排列成直线的是同一种原子在另一方 向排列成直线的是两种或两种以上的原子这就是说在结构 上各方向的状况有所不同。由于结构上的各向异性晶体在 其物理性质上(力学、磁学、电学等性质)也表现出各向 异性。我们观察的是磁性各向异性。 晶向、晶向、晶向的磁畴变化过程
对于晶体, 有些方向容易磁化, 有些方向比较难于磁化, 这 就是磁晶各向异性现象。 图 1 样品膜面及晶向 图 2样品平面内退磁态周期示意图 在晶态磁性物质中,原子排成有规则的几何图形,在这样 的结构中,各方向的状况是不相同的。例如在某一方向排列 得紧密,另一方向排列得稀疏。又例如在两种以上原子构成 的晶体中,在某一方向排列成直线的是同一种原子,在另一方 向排列成直线的是两种或两种以上的原子,这就是说在结构 上各方向的状况有所不同。由于结构上的各向异性,晶体在 其物理性质上(力学、磁学、电学等性质)也表现出各向 异性。我们观察的是磁性各向异性。 晶向、晶向、晶向的磁畴变化过程
2.磁静态参数的测量 实验目的 1.了解磁泡的基本知识。 2.学会测量磁泡静态参数的方法。 3.掌握偏光显微镜的使用方法。 磁畴是铁磁性物质中特有的-种微小区域,在这些微 小区域中原子磁矩的排列是有序的。磁泡是一种柱状磁 畴。磁泡技术是20世纪70年代发展起来的它在存储技 术中占有相当重要的地位。我们知道计算机存储器分为半 导体存储器、磁盘存储器和磁泡存储器。磁泡存储器具有 信息的非易失性、非机械性、体积小、坚固耐用等优点。 磁泡在军事、航天、通讯和工业自动化等领域应用很多。 磁泡材料得—个突岀特点是其磁畴可以在偏光显微镜下看 得十分清楚。本实验通过对磁泡材料磁畴的观察了解磁畴 的一些基本知识。在“磁晶各向异性的实验观察”中将介 绍利用偏光显微镜观察磁畴的基本原理法拉笫效应。 图3磁畴转变示意图 试验流程图
2.磁静态参数的测量 实验目的: 1. 了解磁泡的基本知识。 2. 学会测量磁泡静态参数的方法。 3. 掌握偏光显微镜的使用方法。 磁畴是铁磁性物质中特有的一种微小区域,在这些微 小区域中原子磁矩的排列是有序的。磁泡是一种柱状磁 畴。磁泡技术是 20 世纪 70 年代发展起来的,它在存储技 术中占有相当重要的地位。我们知道,计算机存储器分为半 导体存储器、磁盘存储器和磁泡存储器。磁泡存储器具有 信息的非易失性、非机械性、体积小、坚固耐用等优点。 磁泡在军事、航天、通讯和工业自动化等领域应用很多。 磁泡材料得一个突出特点是其磁畴可以在偏光显微镜下看 得十分清楚。本实验通过对磁泡材料磁畴的观察了解磁畴 的一些基本知识。在“磁晶各向异性的实验观察”中将介 绍利用偏光显微镜观察磁畴的基本原理⎯法拉第效应。 图 3 磁畴转变示意图 试 验 流 程 图
场 Hb=HB(加脉冲 Hb=HB Hb=HN Hb=Hsb 铁磁质的特性 1铁磁质具有很大的磁导率,在外磁场的作用下将产生量值很大 的磁感应强度,其值与铁磁质的磁化历史有关。 2铁磁质的磁导率不是恒量而是随所在处的磁场H而变的。 3在外磁场撤消后,铁磁质仍能保持原有的部分磁性。 4铁磁质的磁化具有磁滞现象。 5铁磁质具有一临界温度称为居里点,在这温度,它们的磁性要发生 突变。当温度在居里点以上时,它们的磁导率(或磁化率)和磁场 强度H无关,这时铁磁质转化为顺磁质。各种材料的居里点不同
Hb=0 Hb Hb=饱和场 Hb=HB(加脉冲) Hb=HB Hb=Hsb Hb 铁磁质的特性: 1.铁磁质具有很大的磁导率,在外磁场的作用下将产生量值很大 的磁感应强度,其值与铁磁质的磁化历史有关。 2.铁磁质的磁导率不是恒量而是随所在处的磁场 H 而变的。 3.在外磁场撤消后,铁磁质仍能保持原有的部分磁性。 4.铁磁质的磁化具有磁滞现象。 5.铁磁质具有一临界温度称为居里点,在这温度,它们的磁性要发生 突变。当温度在居里点以上时,它们的磁导率(或磁化率)和磁场 强度 H 无关,这时铁磁质转化为顺磁质。各种材料的居里点不同。 Hb=HN Hb
磁畴( magnetic domain):在铁磁质中相邻电子之间存在着一种 很强的”交换耦合“作用,在无外磁场的情况下,它们的自旋磁矩能 在一个个微小区域内“自发地”整齐排列起来而形成自发磁化小区 域,称为磁畴。在未经磁化的铁磁质中,虽然每一磁畴内部都有确 定的自发磁化方向,有很大的磁性,但大量磁畴的磁化方向各不相 同因而整个铁磁质不显磁性。如图所示。 当铁磁质处于外磁场中时,那些自发磁化方向和外磁场方向成 小角度的磁畴其体积随着外加磁场的增大而扩大并使磁畴的磁化方 向进一步转向外磁场方向。另一些自发磁化方向和外磁场方向成大 角度的磁畴其体积则逐渐缩小,这时铁磁质对外呈现宏观磁性。当 外磁场增大时,上述效应相应增大,直到所有磁畴都沿外磁场排列 达到饱和。由于在每个磁畴中个单元磁矩已排列整齐,因此具有很 强磁性。 磁介质( magnetic medium):是指放在磁场中受磁场磁化 ( magnetization)后同时也反过来影响原来磁场的物质。 设真空中原来磁场的磁感应强度为B0,放入磁介质后,磁介质 B 因磁化而使磁介质的磁感应强度变为B,令μ,Bur为相对磁 导率( permeability) ur>1为顺磁质( paramagnetism) ur1为铁磁质( ferromagnetics) 顺磁质和抗磁质对磁场的影响都极为微弱,它们的相对磁导率 μr和1相差甚微(数量级为±10-5)使用时不方便,通常采用xm磁化 率来代替μr。 xn定义为:xm=ur-1 顺磁质xn>0
磁畴(magnetic domain ) :在铁磁质中相邻电子之间存在着一种 很强的”交换耦合“作用,在无外磁场的情况下,它们的自旋磁矩能 在一个个微小区域内“自发地”整齐排列起来而形成自发磁化小区 域,称为磁畴。在未经磁化的铁磁质中,虽然每一磁畴内部都有确 定的自发磁化方向,有很大的磁性,但大量磁畴的磁化方向各不相 同因而整个铁磁质不显磁性。如图所示。 当铁磁质处于外磁场中时,那些自发磁化方向和外磁场方向成 小角度的磁畴其体积随着外加磁场的增大而扩大并使磁畴的磁化方 向进一步转向外磁场方向。另一些自发磁化方向和外磁场方向成大 角度的磁畴其体积则逐渐缩小,这时铁磁质对外呈现宏观磁性。当 外磁场增大时,上述效应相应增大,直到所有磁畴都沿外磁场排列 达到饱和。由于在每个磁畴中个单元磁矩已排列整齐,因此具有很 强磁性。 磁介质 (magnetic medium) : 是 指 放 在 磁 场 中 受 磁 场 磁 化 (magnetization)后同时也反过来影响原来磁场的物质。 设真空中原来磁场的磁感应强度为 B0, 放入磁介质后,磁介质 因磁化而使磁介质的磁感应强度变为 B, 令 r = B0 B 称μr 为相对磁 导率(permeability). 当 μr > 1 为顺磁质(paramagnetism); μr > 1 为铁磁质(ferromagnetics)。 顺磁质和抗磁质对磁场的影响都极为微弱,它们的相对磁导率 μr 和 1 相差甚微(数量级为±10-5 )使用时不方便,通常采用 m 磁化 率来代替μr 。 m 定义为: m = μr -1 顺磁质 m > 0
抗磁质xn晶向? 加平面内场至磁畴全灭,再降至零后观察畴形,应为黑白泡各占50% 左右 3成泡场和缩灭场下的畴形是怎样的?
抗磁质 m 晶向? 加平面内场至磁畴全灭,再降至零后观察畴形,应为黑白泡各占 50% 左右. 3.成泡场和缩灭场下的畴形是怎样的?
视野中几乎所有的条畴都变泡可剩3-5个段畴时,为成泡场;视野中 第一个泡开始缩灭时的场为缩灭场 4讨论磁畴是否存在时需考虑的集中能量? 静磁能,磁静各向异性能;退磁能畴壁能交换能. 5铁磁物质的三个特性是什么? 居里温度,磁滞现象很容易磁化的饱和 6物质按磁性可以分为那几类? 铁磁性;反铁磁性抗磁性;顺磁性;亚铁磁性 7什么是磁晶各向异性? 对于不同元素的晶体当施加相同的磁场于不同的晶向时,得到的磁 化强度也不同称之为磁晶各向异性 8.简述外斯理论 a铁磁物质中包含很多小区域这些区域中存在磁化强度称之为磁 b磁畴内的自发磁化,是由于晶体中有很强的内场而产生的 1什么是光电效应? 当一束入射光照射到金属表面会有电子从金属表面逸出称为光电 效应 2光电效应有那些实验事实? a光电流与光强成正比; b存在一个截至频率 c光电子的动能只与入射光频率有关 d光电效应时瞬时效应 3反向电流的来源是什么? 主要是在制作光电管的过程中阳极上面镀上了阴极材料进行光 照时由阳极发射的光电子形成的电流 什么是抬头点?如何精确测量抬头点? 光电效应实验中,光电流发生明显变化的点为抬头点 采集数据时,在电流变化时多记录几组数据,在I-V曲线上沿反 向饱和电流方向做切线,切点即为抬头点
视野中几乎所有的条畴都变泡,可剩 3-5 个段畴时,为成泡场;视野中 第一个泡开始缩灭时的场为缩灭场. 4.讨论磁畴是否存在时需考虑的集中能量? 静磁能;磁静各向异性能;退磁能;畴壁能;交换能. 5.铁磁物质的三个特性是什么? 居里温度;磁滞现象;很容易磁化的饱和. 6.物质按磁性可以分为那几类? 铁磁性;反铁磁性;抗磁性;顺磁性;亚铁磁性. 7.什么是磁晶各向异性? 对于不同元素的晶体,当施加相同的磁场于不同的晶向时,得到的磁 化强度也不同,称之为磁晶各向异性. 8.简述外斯理论. a.铁磁物质中包含很多小区域,这些区域中存在磁化强度,称之为磁 畴. b.磁畴内的自发磁化,是由于晶体中有很强的内场而产生的. 1.什么是光电效应? 当一束入射光照射到金属表面,会有电子从金属表面逸出.称为光电 效应. 2.光电效应有那些实验事实? a. 光电流与光强成正比; b.存在一个截至频率; c.光电子的动能只与入射光频率有关; d.光电效应时瞬时效应. 3.反向电流的来源是什么? 主要是在制作光电管的过程中,阳极上面镀上了阴极材料,进行光 照时由阳极发射的光电子形成的电流. 4.什么是抬头点?如何精确测量抬头点? 光电效应实验中,光电流发生明显变化的点为抬头点. 采集数据时,在电流变化时多记录几组数据,在 I-V 曲线上沿反 向饱和电流方向做切线,切点即为抬头点