Geum.ru

Электричество и магнетизм

Методическое пособие - Физика

Другие методички по предмету Физика

льные вопросы

 

  1. Магнитное поле и его характеристики. Теория магнитных полей
  2. Магнитные свойства вещества. Постоянные магниты. Теория магнетизма.
  3. Магнетики и их классификация.
  4. Теория ферромагнетизма.
  5. Кривая намагничивания.
  6. Явления магнитного гистерезиса. Петля гистерезиса, физический смысл площади петли.
  7. Какова зависимость магнитной проницаемости от

    .

  8. Как на экране осциллографа получить устойчивую петлю гистерезиса.
  9. Применение магнитных материалов.

    10.  

Литература, рекомендуемая к лабораторной работе:

 

  1. Матвеев А.Н. Электричество и магнетизм.- М.: Высшая школа, 1983.
  2. Калашников С.Г. Электричество. М.: Наука, 1977.
  3. Савельев И.В. Курс общей физики. Т.2, Т. 3. М.: Наука, 1977.
  4. Телеснин Р.В., Яковлев В.Ф. Курс физики. Электричество.-М.: Просвещение, 1970.
  5. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т.3. Электричество.- М.: Физматлит МФТИ, 2002.
  6. Иродов И.Е. Электромагнетизм. Основные законы. М.- С.-П.: Физматлит Невский диалект, 2001
  7. Зильберман Г.Е. Электричество и магнетизм. М.: Наука, 1970.
  8. Парсел Э. Курс физики Т.2 Электричество и магнетизм М.: Наука, 1971.
  9. Рублев Ю.В., Куценко А.Н., Кортнев А.В. Практикум по электричеству. М.: Высшая школа, 1971.
  10. Кортнев А.В., Рублев Ю.В., Куценко А.Н.. Практикум по физике. М.: Высшая школа, 1965.
  11. Буравихин В.А., Шелковников В.Н., Карабанова В.П. Практикум по магнетизму. М.: Высшая школа, 1979.
  12. Руководство к лабораторным занятиям по физике. Под редакцией Л.Л. Гольдина, - М.: Наука, 1983.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 13

ДОМЕННАЯ СТРУКТУРА ФЕРРОМАГНЕТИКА

 

Цель работы:

 

Изучение доменной структуры и измерение магнитных характеристик тонких ферромагнитных пленок магнитооптическим методом.

 

Идея эксперимента

 

При прохождении плоскополяризованного света через ферромагнитную пленку происходит поворот плоскости поляризации на некоторый угол ?=kJd, где k - постоянная Кундта, J намагниченность вещества, d толщина пленки. Направление вращения плоскости поляризации зависит от направления намагниченности ферромагнитной пленки, что позволяет использовать этот эффект для наблюдения доменной структуры ферромагнитных образцов. В процессе перемагничения такого образца может оказаться, что вектора намагничения двух соседних доменов антипараллельны. Тогда вращение плоскости поляризации световых пучков, прошедших через домены с разным направлением намагниченности, будут происходить во взаимно противоположных направлениях. Поместив на пути пучка света анализатор, можно наблюдать доменную структуру образца в виде темных и светлых областей. Такой метод исследования доменной структуры ферромагнитного образца позволяет не только изучать процесс перемагничения, но и измерять такие магнитные характеристики тонкопленочных образцов, как поле коэрцитивной силы и поле магнитной анизотропии.

Теоретическая часть

 

Вещества, для которых магнитная восприимчивость намного больше единицы, называются ферромагнетиками. Ферромагнетики при температурах ниже точки Кюри разбиваются на большое число малых макроскопических областей доменов, самопроизвольно намагниченных до насыщения. Доменная структура наблюдаются на прозрачных монокристаллических пленках редкоземельных ферритов со структурой граната R3Fe5O12 толщиной h=510 мкм, имеющих ось легкого намагничивания, ориентированную по нормали к поверхности пленки. Состояние намагниченности образца выявляется с помощью магнитооптического эффекта Фарадея, заключающегося в том, что при прохождении плоско поляризованного света через намагниченное тело плоскость поляризации поворачивается на угол ?, пропорциональный компоненте намагниченности вдоль светового луча и длине пути h света в магнетике.

Антипараллельно намагниченные соседние домены поворачивают плоскость поляризации на углы +? и -? соответственно. Поворотом анализатора можно погасить свет от доменов с одним направлением намагниченности, т. е. получить контрастное изображение доменной структуры. Изменение намагниченности образца вызовет изменение светового потока.

Зависимость намагниченности ферромагнетиков J от приложенного магнитного поля Н имеет нелинейный и неоднозначный характер. Такое поведение ферромагнетиков в магнитном поле обусловлено существованием в них доменов, объем и ориентация намагниченности которых изменяются под действием внешнего поля. Этот процесс называют техническим намагничиванием. Равновесная магнитная структура ферромагнетика определяется из условия минимума энергии тела в целом, с учетом его формы и размеров. Энергия W ферромагнитного тела в магнитном поле Н может быть представлена в виде суммы членов, характеризующих различные виды магнитного взаимодействия

w=wa+wh+wm+wk

Здесь wa энергия обменного (квантового) взаимодействия между магнитными моментами соседних атомов, ответственная за образование спонтанной намагниченности Js (в ферромагнетиках эта энергия минимальна, когда магнитные моменты всех атомов ориентированы параллельно друг другу); Wн энергия магнетика во внешнем поле (минимальная при ориентации магнитного момента образца вдоль поля Н); wm магнитостатическая энергия поля рассеяния, вызванного образованием магнитных полюсов на поверхности намагниченного тела.<