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第1篇 基础篇1

第1章 概论1

1.1 电磁现象1

1.2 磁性体的种类9

1.2.1 载磁子9

1.2.2 有序排列11

1.2.3 无序排列17

1.3.1 静态磁性实验19

1.3 磁性实验19

1.3.2 动态磁性实验20

1.3.3 微观磁性实验20

1.3.4 伴随磁化的实验21

1.4 磁性和应用22

1.4.1 软磁材料22

1.4.2 硬磁材料23

1.4.3 其他24

2.1 磁性原子的电子状态25

2.1.1 过渡金属、稀土金属和锕系金属的定义25

第2章 磁性理论25

2.1.2 磁性原子（或离子）的轨道和自旋34

2.1.3 磁性原子（离子）的磁矩42

2.2 晶场和电子状态，分子场近似47

2.2.1 晶体内过渡金属原子（离子）的各种相互作用47

2.2.2 晶场和d电子的能态49

2.2.3 晶场中过渡金属d电子的能级51

2.2.4 d电子的最低项的能级和轨道角动量的冻结52

2.2.5 自旋轨道相互作用和外磁场的影响59

2.2.6 强晶场的情形63

2.2.7 闭壳层（离子实）的抗磁性66

2.2.8 铁磁性和反铁磁性的分子场理论67

2.2.9 朗道—贝洛夫的二级相变理论77

2.3 局域模型（绝缘体）的磁性78

2.3.1 交换相互作用78

2.3.2 超交换相互作用80

2.3.3 齐亚洛欣斯基-守谷相互作用89

2.3.4 二重交换相互作用91

2.4.1 点阵类型94

2.4 局域系统的统计力学94

2.4.2 海森伯模型，伊辛模型97

2.4.3 伊辛模型的严格解99

2.4.4 伊辛模型的近似解101

2.4.5 海森伯模型的近似解103

2.4.6 高温展开法104

2.4.7 临界指数107

2.4.8 稀释铁磁性108

2.4.9 自旋波理论109

2.5.1 过渡金属的能带和状态密度111

2.4.10 格临函数法111

2.5 金属磁性的能带理论111

2.5.2 自旋顺磁磁化率122

2.5.3 轨道（顺磁）磁化率125

2.5.4 斯托纳模型及其一般金属铁磁性127

2.5.5 弱铁磁性131

2.5.6 交换劲度和自旋波132

2.5.7 高磁场自旋磁化率134

2.5.8 能带内电子的交换能136

2.5.9 自旋密度波138

2.5.10 合金的电子状态密度140

2.6 金属中的局域磁矩141

2.6.1 杂质势和夫里德耳的求和定则142

2.6.2 局域磁矩的发生143

2.6.3 s-d相互作用—杂质自旋间的相互作用——传导电子的自旋极化146

2.6.4 稀释合金中的电阻极小现象（近藤效应）149

2.6.5 局域自旋的基态151

3.1.1 空心线圈154

第3章 静磁现象154

3.1 磁场的产生154

3.1.2 超导线圈157

3.1.3 电磁铁158

3.1.4 永久磁铁162

3.1.5 磁屏蔽163

3.1.6 脉冲磁场163

3.2.1 利用旋转力的方法166

3.2.2 利用电磁感应的方法166

3.2 磁场的测量166

3.2.3 利用磁化特性的非直线性方法167

3.2.4 利用由磁场引起的物理变化的方法167

3.2.5 利用磁共振的方法169

3.3 磁化强度的测量169

3.3.1 利用电磁感应的方法169

3.3.2 利用作用于样品的力的方法172

3.3.3 利用测量磁化了的样品所产生的磁场的方法175

4.1.1 磁共振原理177

第4章 磁共振177

4.1 磁共振现象177

4.1.2 自旋运动178

4.1.3 布洛赫方程181

4.2 顺磁共振183

4.2.1 测量183

4.2.2 克喇末-克朗尼格关系184

4.2.3 吸收线强度185

4.2.4 吸收线宽196

4.2.5 金属内的特殊效应201

4.3 铁磁共振202

4.3.1 各向异性的影响204

4.3.2 弛豫现象205

4.3.3 张量磁导率205

4.3.4 铁氧体的g因子206

4.3.5 巨大各向异性207

4.3.6 交换相互作用和偶极子相互作用对铁磁共振谱的影响207

4.3.7 静磁模（Walker模）209

4.3.8 共振吸收线宽的起源210

4.3.9 金属的铁磁共振211

4.3.10 电子跳移导致的Fe2＋，Fe3＋转变及与此有关的弛豫现象211

4.3.11 慢弛豫212

4.3.12 快弛豫214

4.3.13 样品表面粗糙产生的线宽214

4.3.14 多晶材料的铁磁共振线宽214

4.3.15 铁磁共振实验中应注意的几个问题216

4.3.16 磁性薄膜的自旋波共振218

4.4.1 理论223

4.4 反铁磁共振223

4.4.2 磁各向异性强的情形225

4.4.3 反铁磁体内杂质的自旋共振226

4.4.4 反铁磁共振实验226

4.4.5 反铁磁共振的弛豫现象227

4.5 磁共振的非线性效应228

4.5.1 顺磁共振饱和现象228

4.5.2 脉塞229

4.5.3 脉伐230

第5章 核磁235

5.1 原子核与周围电磁场的相互作用235

5.2 核磁共振原理，测量法243

5.2.1 原理243

5.2.2 物质中的核磁共振243

5.2.3 核磁共振的测量方法248

5.3 穆斯堡尔效应的原理和测量法254

5.4 利用穆斯堡尔效应测内磁场和四极矩相互作用262

5.5 内磁场270

5.6.1 放射线角分布273

5.6 其他手段273

5.6.2 角相关及其他手段275

5.7 核磁弛豫277

5.7.1 核磁弛豫277

5.7.2 核磁弛豫时间测量法279

5.7.3 核磁弛豫研究的实例281

第6章 中子衍射293

6.1 中子衍射的原理和测量法293

6.2 相干弹性散射297

6.3 非相干弹性散射313

6.4 相干准弹性散射315

6.5 相干非弹性散射322

6.6 非相干非弹性散射333

6.7 极化中子散射337

6.7.1 不测量散射中子偏振度的情形338

6.7.2 测量偏振度的情形339

6.7.3 极化中子实验法341

附录 1公式和数表343

附录 2MKSA单位和CGS单位的换算表370

参考文献372