72磁性 铁磁性和铁电性有相似的规律,但应该强调的是 它们的本质差别;铁电性是由离子位移引起的, 而铁磁性则是由原子取向引起的;铁电性在非对 称的晶体中发生,而铁磁性发生在次价电子的非 平衡自旋中;铁电体的居里点是由于熵的增加 (晶体相变),而铁磁体的居里点是原子的无规 则振动破坏了原子间的“交换”作用,从而使自 发磁化消失引起的
7.2 磁性 铁磁性和铁电性有相似的规律，但应该强调的是 它们的本质差别；铁电性是由离子位移引起的， 而铁磁性则是由原子取向引起的；铁电性在非对 称的晶体中发生，而铁磁性发生在次价电子的非 平衡自旋中；铁电体的居里点是由于熵的增加 （晶体相变），而铁磁体的居里点是原子的无规 则振动破坏了原子间的“交换”作用，从而使自 发磁化消失引起的
交换作用:铁磁性除与电子结构有关外,还决定于 晶体结构。实践证明,处于不同原子间的、未被填 满壳层上的电子发生特殊的相互作用。这种相互作 用称为“交换”作用。 这是因为在晶体内,参与这种相互作用的电子已不 再局限于原来的原子,而是“公有化”了。原子间 好像在交换电子,故称为“交换”作用。 而由这种“交换”作用所产生的“交换能”J与晶 格的原子间距有密切关系。当距离很大时,J接近 于零。随着距离的减小,相互作用有所增加,J为 正值,就呈现出铁磁性。当原子间距a与未被填满 的电子壳层直径D之比大于3时,交换能为正值,当 时,交换能为负值,为反铁磁性
交换作用：铁磁性除与电子结构有关外，还决定于 晶体结构。实践证明，处于不同原子间的、未被填 满壳层上的电子发生特殊的相互作用。这种相互作 用称为“交换”作用。 这是因为在晶体内，参与这种相互作用的电子已不 再局限于原来的原子，而是“公有化”了。原子间 好像在交换电子，故称为“交换”作用。 而由这种“交换”作用所产生的“交换能”J与晶 格的原子间距有密切关系。当距离很大时，J接近 于零。随着距离的减小，相互作用有所增加，J为 正值，就呈现出铁磁性。当原子间距a与未被填满 的电子壳层直径D之比大于3时，交换能为正值，当 时，交换能为负值，为反铁磁性
铁磁性范開 下j KFe d F S互 交换能与铁磁性的关系 居里点: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Tc。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一外斯定律, X=C/T-Tc) 式中C为居里常数
交换能与铁磁性的关系 居里点：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TC。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， =C/(T-Tc) 式中C为居里常数
依据原子的磁矩(有轨道磁矩和原子磁矩,统 称为原子磁矩)结构,铁磁性分为两类: 本征铁磁性材料:在某一宏观尺寸大小的范围 内,原子磁矩的方向趋于一致,此范围称为磁 畴(一般为12微米,每个磁畴可以看作是 具有一定自发磁化强度的小永磁体),这种铁 磁性称为完全铁磁性(Fe、Co、Ni) 大小不同的原子磁矩反平行排列,二者不能完 全抵消,相对于外磁场表现出一定的磁化作用, 称此种铁磁性为亚铁磁性(铁氧体)
依据原子的磁矩（有轨道磁矩和原子磁矩，统 称为原子磁矩）结构，铁磁性分为两类： 本征铁磁性材料：在某一宏观尺寸大小的范围 内，原子磁矩的方向趋于一致，此范围称为磁 畴（一般为1——2微米，每个磁畴可以看作是 具有一定自发磁化强度的小永磁体），这种铁 磁性称为完全铁磁性（Fe、Co、Ni）。 大小不同的原子磁矩反平行排列，二者不能完 全抵消，相对于外磁场表现出一定的磁化作用， 称此种铁磁性为亚铁磁性（铁氧体）
反铁磁性:反铁磁性,由于交换作用,相邻晶 胞中的单电子自旋反向排列,引起相邻磁矩反 向排列,在铁电性材料中有反铁电性。 顺磁性和铁磁性:两者都具有永久磁矩,有外 电场时,前者表现出极弱的磁性,后者磁化强 度大,当移去外磁场,则前者不表现出磁性, 而后者则保留极强的磁性。 亚铁磁性体:相邻原子磁体反平行,磁矩大小 不同,产生与铁磁性相类似的磁性。一般称为 铁氧体的大部分铁系氧化物即为此。 磁性材料:铁磁性与亚铁磁性的统称
反铁磁性：反铁磁性，由于交换作用，相邻晶 胞中的单电子自旋反向排列，引起相邻磁矩反 向排列，在铁电性材料中有反铁电性。 顺磁性和铁磁性：两者都具有永久磁矩，有外 电场时，前者表现出极弱的磁性，后者磁化强 度大，当移去外磁场，则前者不表现出磁性， 而后者则保留极强的磁性。 亚铁磁性体：相邻原子磁体反平行，磁矩大小 不同，产生与铁磁性相类似的磁性。一般称为 铁氧体的大部分铁系氧化物即为此。 磁性材料：铁磁性与亚铁磁性的统称
Fe,Co,NiGd,Tb,Dy,等元素及 其合金、金属间化合物。 →→→ FeSi NiFe CoFe SmCo NdFeB CoCr等 各种铁氧体系材料(Te,Go,Ni 氧化物)Fe,C0等与重稀土类 金属形成金属间化合物 (TbFe等 O2,P,Rh,Pd等,第一主族 (Li,Na,K等),第二主族 (Be,Mg,Ca)2NaC,KC的F中心 Cr,Mn,Nd,Sm,Eu等3d过渡元 素或稀土元素,还有MnO、 MnF2等合金、化合物等
H M Fe,Co,Ni,Gd,Tb,Dy,等元素及 其合金、金属间化合物。 FeSi,NiFe,CoFe,SmCo,NdFeB ,CoCr等 各种铁氧体系材料（Te,Go,Ni 氧化物）Fe,Co等与重稀土类 金属形成金属间化合物 （TbFe等) O2,Pt,Rh,Pd等，第一主族 （Li,Na,K等），第二主族 (Be,Mg,Ca),NaCl,KCl的F中心 Cr,Mn,Nd,Sm,Eu等3d过渡元 素或稀土元素，还有MnO、 MnF2等合金、化合物等
抗磁性磁矩为零, CuAgAu 在外磁场作用下感生 磁矩,磁化强度为负 C Si Ge 值。引起的原因主要 N. PAsSb. Bi 是原子中电子轨道状 态的变化。周期表中 S.Te. Se 前8个主要元素表现 F. CiBri 为抗磁性。这些元素 构成了陶瓷材料中几 HeNe.ArKrXe rn 乎所有的阴离子。 (O2-F. CI-N3-OH 等)
抗磁性：磁矩为零， 在外磁场作用下感生 磁矩，磁化强度为负 值。引起的原因主要 是原子中电子轨道状 态的变化。周期表中 前8个主要元素表现 为抗磁性。这些元素 构成了陶瓷材料中几 乎所有的阴离子。 （O2-,F-,Cl-N3-OH- 等） H M Cu,Ag,Au C,Si,Ge N,P,As,Sb,Bi S,Te,Se F,Ci,Br,I He,Ne,Ar,Kr,Xe,Rn
F强烈吸引的物质:铁磁性(包括亚铁磁性 永磁体 轻微吸引的物质:顺磁性,反铁磁性(弱 磁性) 轻微排斥的物质:反磁性 强烈排斥的物质:完全反磁性(超导体) 按物质对磁场的反应对其进行分类
S N 永磁体 F 强烈吸引的物质：铁磁性（包括亚铁磁性） 轻微吸引的物质：顺磁性，反铁磁性（弱 磁性） 轻微排斥的物质：反磁性 强烈排斥的物质：完全反磁性（超导体） 按物质对磁场的反应对其进行分类
全反磁性 B=HOH+M=(u0+xH=uh 铁磁性 SN顺磁性
N N S S N S N S 完全反磁性 铁磁性 S N 顺磁性 B= 0H+M=(0+ ) H= H
例如:反铁磁性MnO 磁元晶胞 化学元题/ MnO点阵中Mn2的自旋排列
MnO点阵中Mn2+的自旋排列 例如：反铁磁性MnO