凝聚态磁性物理

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出版者:科学出版社
作者:姜寿亭,李卫
出品人:
页数:477
译者:
出版时间:2003-1
价格:48.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787030111906
丛书系列:
图书标签:
  • 凝聚态物理
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具体描述

《磁性材料的微观结构与宏观行为》 本书深入剖析了磁性材料的微观结构与其宏观磁学行为之间的内在联系,旨在为读者构建一个全面而深刻的理解框架。我们从原子尺度出发,细致描绘了不同磁性材料中电子自旋、轨道角动量以及它们之间的相互作用如何协同作用,从而赋予材料独特的磁性特征。 第一部分:磁性的起源与原子尺度描述 本部分首先回顾了磁性的基本概念,从经典电磁学中的磁场引入,逐步深入到量子力学层面,阐述了电子的自旋和轨道运动是产生磁性的根源。我们将详细介绍: 电子自旋与磁矩: 深入探讨泡利不相容原理如何决定电子的自旋状态,以及自旋如何产生微小的磁偶极矩。我们将通过引入量子力学的概念,如斯皮诺尔(spinor)和磁量子数,来精确描述这些微观磁矩。 轨道角动量与磁矩: 分析电子绕原子核运动产生的轨道角动量,以及它如何形成环形电流效应,产生与自旋独立的轨道磁矩。量子化的轨道角动量和磁量子数将是这一章节的核心。 磁耦合机制: 详细阐述不同材料中原子间磁矩相互作用的机制,包括交换相互作用(交换积分)和磁偶极相互作用。我们将重点讲解: 交换相互作用 (Exchange Interaction): 这是决定铁磁性、反铁磁性等宏观磁性的最重要机制。我们将剖析电子波函数的重叠如何导致费米统计中的交换能,区分直接交换、间接交换(如超交换)和导电交换(如RKKY相互作用)。 磁各向异性 (Magnetic Anisotropy): 解释自旋-轨道耦合如何导致磁矩在特定晶体取向上具有更高的能量稳定性的现象。我们将深入讨论单轴各向异性、晶体场诱导的各向异性以及形状各向异性。 磁致伸缩 (Magnetostriction): 探究材料在磁化过程中形状发生变化的物理本质,以及其与晶体结构和磁相互作用的关系。 第二部分:磁性材料的微观结构与分类 本部分将重点关注构成磁性材料的晶体结构、缺陷以及不同类型的磁性有序,并探讨这些微观因素如何影响宏观磁学性质。 晶体结构对磁性的影响: 分析不同晶格结构(如面心立方、体心立方、六方密堆积)如何影响原子间的距离和键合,进而影响交换相互作用的强度和类型。我们将以常见的磁性材料为例,如铁、钴、镍(铁磁性)、锰氧化物(反铁磁性)等,展示结构与磁性的对应关系。 磁畴与畴壁: 深入介绍铁磁材料中存在的磁畴结构,即宏观上未磁化的材料如何由大量具有相同磁化方向的区域(磁畴)组成。我们将详细探讨畴壁的结构、能量以及其运动在磁化过程中的作用。 磁性材料的分类: 基于微观相互作用和宏观表现,对磁性材料进行系统分类,包括: 铁磁性材料 (Ferromagnetic Materials): 解释其自发磁化和矫顽力等特征,以及在永磁体和软磁材料中的应用。 反铁磁性材料 (Antiferromagnetic Materials): 描述相邻原子磁矩反平行排列的特征,以及其在反铁磁存储和自旋电子学中的潜力。 亚铁磁性材料 (Ferrimagnetic Materials): 阐述不同磁子格磁矩大小和方向的组合如何产生净磁矩,重点分析铁氧体材料的特性。 顺磁性材料 (Paramagnetic Materials): 解释其在外磁场下产生感应磁矩,撤去磁场后消失的特性。 抗磁性材料 (Diamagnetic Materials): 描述其在外磁场下产生与外磁场方向相反的感应磁矩的微弱磁性。 第三部分:宏观磁学行为的物理机制 本部分将进一步联系微观相互作用与宏观磁学现象,深入探讨磁化过程、磁滞回线以及温度对磁性的影响。 磁化过程: 详细分析材料在外加磁场作用下的磁化行为,包括可逆磁化、不可逆磁化、磁畴壁运动和磁畴翻转等过程。 磁滞回线 (Hysteresis Loop): 深入解读磁滞回线的各个关键参数,如饱和磁化强度 ($M_s$)、剩磁 ($M_r$)、矫顽力 ($H_c$) 和磁导率 ($mu$),并解释它们是如何由微观磁相互作用和结构特征决定的。我们将区分软磁材料和硬磁材料的磁滞特性。 温度对磁性的影响: 阐述温度如何影响原子振动和热扰动,从而改变磁相互作用的强度和磁序。重点介绍居里温度 ($T_C$) 和尼尔温度 ($T_N$),并解释其物理意义。我们将引入布朗运动和朗之万函数来描述顺磁性材料在高斯分布下的磁化。 磁畴壁动力学: 探讨磁畴壁在动态过程中的行为,如畴壁移动的速率、阻力以及其对材料损耗的影响。 第四部分:现代磁性材料与前沿应用 本部分将聚焦于近年来发展迅速的先进磁性材料及其在各个领域的创新应用,为读者展现磁性物理学的活力与前景。 自旋电子学 (Spintronics): 介绍如何利用电子的自旋自由度来存储和传输信息,重点讨论巨磁电阻 (GMR) 和隧道磁电阻 (TMR) 效应,以及它们在硬盘读取头和磁存储器中的应用。 纳米磁性材料 (Nanomagnetic Materials): 探讨纳米尺度下磁性材料呈现出的独特现象,如超顺磁性 (Superparamagnetism)、表面磁各向异性以及在磁共振成像 (MRI) 和药物输送中的应用。 磁性薄膜与界面磁性: 关注磁性薄膜的制备技术和界面处的磁性行为,如交换偏置效应,以及其在磁性随机存取存储器 (MRAM) 等器件中的重要性。 拓扑磁性材料: 简要介绍近年来新兴的拓扑磁性材料,及其在未来计算和量子信息领域的潜在应用。 本书力求通过严谨的理论推导、清晰的物理图像和丰富的实例分析,帮助读者掌握磁性材料从微观到宏观的内在规律,为进一步探索更复杂的磁现象和开发新型磁性器件奠定坚实的基础。

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用户评价

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《凝聚态磁性物理》这个书名,犹如一扇神秘的门,通向一个我一直渴望探索的领域。我对物质的内在结构和微观运动规律总是充满好奇,而磁性,恰恰是物质最深层、最迷人的属性之一。我期望这本书能为我揭示,电子的自旋和轨道角动量是如何在凝聚态物质中相互作用,最终形成宏观的磁性现象。我设想,书中会详细介绍不同类型的磁性材料,例如铁磁体、反铁磁体、以及亚铁磁体,并深入剖析它们各自独特的微观机制。我特别想了解,在铁磁材料中,电子之间的交换相互作用是如何导致其磁矩趋于平行排列,从而形成永磁体的?在反铁磁材料中,又是怎样的相互作用使得磁矩反平行排列,宏观上却不显磁性?我期待书中能够提供清晰的物理图像和严谨的数学推导,帮助我理解这些复杂的物理过程。同时,我也对那些处于临界状态的磁性现象,或者是在外场作用下发生的磁相变充满好奇。例如,居里温度的物理意义是什么?在接近居里温度时,材料的磁性行为会发生怎样的变化?我希望这本书能带我领略磁性物理的博大精深,并从中获得启发,去思考它在现代科技,如信息存储、磁悬浮技术,甚至是在量子计算领域中的应用前景。

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这本书的标题《凝聚态磁性物理》瞬间抓住了我的注意力,因为它触及了我长久以来对物质深层结构和相互作用的兴趣点。我一直认为,理解一个物质的宏观性质,最终要归结到其微观层面的组成和行为。而磁性,作为一种基本相互作用,在凝聚态物质中表现出的千变万化,着实令人着迷。我好奇的是,这本书会如何引导读者从最基本的概念出发,逐步深入到复杂的磁性现象。是否会从原子和电子的磁矩开始,讲解它们是如何在晶体结构中排列、耦合,最终形成宏观的磁性?我特别期待书中对不同类型磁性材料的介绍,比如铁磁性、反铁磁性、亚铁磁性等等,它们各自的微观机制和宏观表现会有怎样的差异?此外,我对于磁性在相变过程中的角色也充满疑问,例如居里温度的由来,以及在接近相变点时,材料的磁性行为会发生怎样的剧烈变化。这本书的名字让我预感到,它可能会详细介绍这些令人兴奋的物理过程。我希望它能提供清晰的图示和深入的数学推导,帮助我理解那些抽象的物理概念。更重要的是,我希望能看到这本书是如何将这些理论知识与实际应用联系起来的,比如在磁共振成像、永磁材料制造、或者数据存储技术中的具体体现。

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这本书的名字是《凝聚态磁性物理》,虽然我还没有翻开它,但光是这个名字就足够引人遐想了。我一直对物质的内在奥秘充满好奇,特别是那些肉眼看不见的、却又深刻影响着我们世界的物理现象。磁性,无疑是其中最神秘也最迷人的部分之一。它无处不在,从指南针指引方向,到我们赖以生存的电力系统,再到现代信息存储的基石,磁性物理的影响力渗透在科技发展的每一个角落。这本书的标题,仿佛是一扇通往这个复杂而迷人世界的门,我迫不及待地想知道,它究竟会为我揭示怎样的景象。我设想,它可能会深入探讨各种材料的磁性起源,从微观的电子自旋到宏观的磁畴结构,解释为何有些物质会展现出强大的磁性,而有些则对此不屑一顾。或许,它还会涉及那些更为前沿的领域,比如量子磁性、拓扑磁性,甚至是近年来备受瞩目的自旋电子学。我期待在书中找到对这些概念的清晰阐释,了解它们是如何被科学家们研究和应用的。同时,我也希望这本书能够不仅仅是理论的堆砌,更能展现出磁性物理在实际应用中的辉煌成就,比如在高性能传感器、新型存储器件、甚至在量子计算领域的潜在突破。这本书的名字已经在我脑海中勾勒出了一幅宏伟的画卷,我希望这本《凝聚态磁性物理》能够如实地呈现出这幅画卷的壮丽色彩,让我在这个夏天,收获一次深入心灵的学术探索之旅。

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《凝聚态磁性物理》这个书名,就像是一张邀请函,邀请我去探索物质世界中那些肉眼看不见却至关重要的力量。我一直对科学的魅力着迷,而磁性,在我看来,是科学中最具神秘感和最实用性的领域之一。我好奇这本书会从哪个角度切入,是聚焦于某一类特殊的磁性材料,还是更宏观地梳理磁性物理的发展历程?我设想,它可能会详细讲解电子自旋如何产生磁矩,以及这些微小的磁矩在不同材料的晶格中是如何相互作用、排列,从而宏观上表现出不同的磁性特征。例如,书中是否会深入探讨铁磁体中 the exchange interaction 的作用机制,解释为何电子自旋会倾向于平行排列,从而形成强大的宏观磁性?又或者,它会介绍反铁磁体中,电子自旋如何以反平行的方式排列,导致宏观磁矩的抵消?我尤其对那些能够表现出复杂磁性行为的材料感到兴趣,比如磁畴壁的形成和移动,以及它们在磁化过程中扮演的角色。我希望这本书能够提供清晰的图解和生动的描述,帮助我理解这些微观世界的精妙之处。此外,我也期待书中能够提及磁性物理在现代科技中的重要应用,比如在硬盘存储、磁悬浮技术,乃至在新能源领域的潜在贡献。

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这本书名《凝聚态磁性物理》所蕴含的知识领域,恰好是我一直以来都非常感兴趣的。我总觉得,理解物质的宏观性质,最终要落脚到微观层面的粒子相互作用。而磁性,正是这种相互作用最直观、最令人着迷的表现之一。我很好奇,这本书会如何引导读者一步步地走进这个复杂的领域。是否会从描述电子的自旋和轨道角动量这些微观磁矩的来源开始?然后,是如何解释这些微观磁矩如何在材料的晶格中进行耦合,形成宏观的磁性?我特别期待书中能够详细介绍不同类型的磁性,比如铁磁性、反铁磁性、顺磁性等等,以及它们各自的微观物理机制。例如,铁磁性材料中,电子自旋的交换作用是如何导致它们自发地平行排列,形成宏观磁矩的?反铁磁性材料中,又是如何通过交换作用导致自旋反平行排列,从而宏观上呈现出零磁矩的?我希望这本书能够提供清晰的解释,以及必要的数学工具,帮助我理解这些精妙的物理原理。此外,我也对磁性材料在实际应用中的表现很感兴趣,比如在磁共振成像、数据存储、以及新型功能材料开发等方面的进展。

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这本书的名字《凝聚态磁性物理》立刻吸引了我,因为它触及了我对物质世界最基础层面的探求。我一直相信,要理解一个物体的宏观特性,必须深入到其微观的构成和它们之间的相互作用。而磁性,无疑是物质最迷人、最神秘的属性之一。我很好奇,这本书会如何将“凝聚态”这个概念与“磁性”这个物理现象结合起来。我设想,书中可能会从电子的自旋和轨道角动量开始,解释它们是如何产生微观的磁矩,以及这些磁矩在晶体结构中是如何相互作用,最终形成宏观的磁性。我特别想知道,书中是否会详细介绍不同类型的磁性材料,比如铁磁体、反铁磁体、以及顺磁体,并深入解释它们各自的微观机制。例如,铁磁材料中,电子的交换作用是如何导致自旋的平行排列,从而产生宏观的磁化强度?反铁磁材料中,又是怎样的相互作用使得自旋反平行排列,导致宏观磁矩的抵消?我希望这本书能够提供清晰的图示和生动的描述,帮助我理解这些精妙的物理原理。此外,我也对磁性在现代科技中的应用充满期待,比如在数据存储、磁共振成像、以及新型功能材料的开发等领域。

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《凝聚态磁性物理》——这个书名本身就充满了引力,它指向了一个我长期以来一直想要深入了解的领域。我对物质的微观结构及其行为所展现出的宏观性质之间的联系,始终抱有强烈的好奇心。而磁性,作为一种基本而普遍存在的物理现象,在凝聚态物质中表现出的千姿百态,更是让我着迷。我非常期待这本书能够为我揭示,电子的自旋和轨道角动量是如何在固体材料中相互作用,进而产生我们所熟悉的磁性。我设想,书中会详细讲解不同类型的磁性材料,例如铁磁性、反铁磁性、亚铁磁性,以及它们各自的微观物理基础。比如,铁磁性材料的宏观磁性是如何源于电子自旋的平行排列?反铁磁性材料中,自旋的反平行排列又是如何导致宏观磁矩的抵消?我希望这本书能提供清晰的解释,并且可能包含一些必要的数学工具,帮助我理解这些复杂的物理概念。同时,我也对磁性物理在实际应用中的重要性充满兴趣,比如在数据存储、磁传感技术、以及新兴的自旋电子学等领域。

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这本书的名字,叫做《凝聚态磁性物理》,光是听起来就充满了力量和深度。我一直觉得,理解物质的本质,最终要回归到其最基本的组成单元和它们之间的相互作用。而磁性,正是这种相互作用最奇妙、最普遍的表现之一。我迫不及待地想知道,这本书会如何描绘这个微观世界的奇妙图景。我设想,它会从解释电子的自旋和轨道角动量如何产生磁矩开始,然后探讨这些微小的磁矩在固体材料的晶格中是如何相互作用、排列,最终形成我们所观察到的宏观磁性。我特别期待书中能够详细阐述不同类型的磁性材料,例如铁磁性、反铁磁性、亚铁磁性,以及它们各自的微观机制。例如,铁磁材料中,电子的交换作用是如何使得它们的自旋倾向于平行排列,从而形成具有宏观磁矩的材料?反铁磁材料中,又是怎样的相互作用使得自旋反平行排列,宏观上则呈现出零磁矩?我希望这本书能为我提供清晰的物理图像和严谨的数学分析,帮助我理解这些复杂的概念。此外,我也对磁性现象在实际应用中的广泛体现感到好奇,比如在数据存储、磁传感器、以及新兴的自旋电子学领域。

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《凝聚态磁性物理》这个书名,犹如一张藏宝图,指引着我去探索物质世界中那股隐秘而强大的力量。我对科学的探索充满了热情,尤其对那些能够揭示物质深层奥秘的领域。磁性,无疑是其中最令我着迷的一环。我希望这本书能够带领我,从最基础的量子力学概念出发,去理解电子的自旋和轨道角动量是如何成为物质磁性的源头。我期待书中能够详细地介绍各种磁性材料,例如铁磁体、反铁磁体、以及顺磁体,并深入剖析它们各自独特的微观相互作用机制。例如,我渴望理解铁磁材料中“交换相互作用”的本质,它如何促使电子自旋趋于平行排列,从而形成宏观的磁性?反铁磁材料中,又是什么样的相互作用导致了自旋的反平行排列,宏观上则呈现出零磁矩?我希望这本书能以清晰的图示和严谨的逻辑,帮助我理解这些复杂的物理过程。此外,我也对磁性材料在现代科技中的应用充满期待,比如在硬盘存储、磁共振成像、以及未来可能实现的量子计算等领域。

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《凝聚态磁性物理》——仅仅是这个名字,就让我想象到无数关于物质本质和能量相互作用的深邃问题。我一直对物理学中那些能够解释世界运行规则的理论感到敬畏,而磁性,无疑是其中最独特、最难以捉摸的现象之一。我迫切地想知道,这本书将如何解构“凝聚态”和“磁性”这两个看似独立的词汇,并将它们巧妙地编织在一起,呈现出物质世界中一个宏大而精密的图景。我想象着,书中会从晶体学、量子力学等基础理论出发,逐步揭示电子自旋、轨道角动量等微观属性如何成为磁性的源头。我期待能够读到关于各种磁性有序相的详细介绍,例如铁磁性材料中平行排列的磁矩,反铁磁性材料中反向排列的磁矩,以及它们之间微妙的相互作用如何决定了材料的整体磁学行为。同时,我也对那些非平衡态的磁性现象,或者是在特殊条件下才会出现的磁性行为感到好奇,例如在强磁场下的相变,或者在低温下的量子磁性效应。这本书的标题似乎承诺着一次深入的探索,我希望它能不仅仅停留在描述性的层面,更能提供 rigorous 的理论框架和清晰的数学工具,让我能够真正地理解和计算这些磁性现象。

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