固体中的磁性
居里-外斯定律
/ KYOOR-ee VYSE law /
当你把一块磁体冷却、逼近它即将自发有序的那个温度时,它会变得越来越“敏感”——越来越小的磁场就能引出越来越大的响应。居里-外斯定律就是捕捉这种与日俱增的渴望的简单规则:它说,当你从高温一侧逼近材料的有序温度时,它的磁化率会陡然攀升。
确切地说,这条定律指出:磁化率正比于“一除以(温度减去一个特殊值)”,这个特殊值就是居里-外斯温度。当温度朝那个值落下去时,分母缩向零,磁化率便一飞冲天。那个特殊值反映出交换相互作用把相邻磁矩往合作方向推得有多强;正值意味着倾向铁磁,负值意味着倾向反铁磁。于是仅凭一条直线图,就能读出磁耦合的强弱和类型。
居里-外斯定律之所以重要,是因为它是诊断新磁性材料的日常主力:在一段温度范围内测量磁化率,用正确的方式画出来,就能读出原子磁矩的大小和有序的倾向。老实的告诫是,它是一个近似,只有在有序温度以上、且离它较远时才成立得好。恰在相变处,这条简单定律失效,让位给涨落与临界行为那套更丰富的物理。
对许多顺磁体,把“磁化率的倒数”对温度画出来,会得到一条干净的直线。这条线在温度轴上与零相交的位置,给出对有序温度的估计,而它的斜率揭示原子磁矩的大小——一张整洁的图,两个数字。
把磁化率的倒数对温度作图得到一条直线,其截距与斜率解码出磁体的信息。
公式里的居里-外斯温度,接近、但并不恰好等于磁性真正开始出现的实际有序温度。两者之间的差距本身就含信息——它是材料中存在相互竞争的相互作用或阻挫的征兆。
又称
另见