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。 <111>晶向、<110>晶向、<112>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。 <111>晶向、<110>晶向、<112>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) ur<1为抗磁质( diamagnetism) ur>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 为抗磁质(diamagnetism)； 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