鐵磁學(xué)讀書報(bào)告

1、 自旋波實(shí)驗(yàn)研究 讀書報(bào)告學(xué)院： 專業(yè)： 姓名： 學(xué)號(hào)：自旋波的實(shí)驗(yàn)研究本節(jié)主要介紹了研究自旋波的實(shí)驗(yàn)方法，主要有共振法、光子散射法和中子散射法三種。一、共振法實(shí)驗(yàn)原理：我們知道，在磁場(chǎng)H中的均勻鐵磁體長(zhǎng)波限下，存在色散關(guān)系：自旋波的頻率w即每個(gè)自旋波繞微觀場(chǎng)H進(jìn)動(dòng)的頻率，如果在垂直微觀場(chǎng)H的方向上施加一個(gè)交變場(chǎng)，當(dāng)這個(gè)交變場(chǎng)的頻率同自旋波進(jìn)動(dòng)頻率相同時(shí)，將發(fā)生共振吸收。從量子力學(xué)觀點(diǎn)來看，這意味提供了恰能產(chǎn)生能級(jí)共振躍遷的光子。對(duì)于確定的體系，k的取值不能使任意的，共振只能發(fā)生在k可以取值的那些情況下。一個(gè)均勻的磁性薄膜，當(dāng)外磁場(chǎng)加在垂直膜面方向上時(shí)，自旋受到的有效場(chǎng)顯然應(yīng)當(dāng)包括外磁場(chǎng)He和

2、退磁場(chǎng)。在垂直膜面法線的平面內(nèi)，各處情況可以看作是相同的，這樣一個(gè)體系可以當(dāng)做一維問題處理。綜合上述情況。共振條件可以改寫為：實(shí)驗(yàn)裝置：圖4.16表示出了共振法測(cè)自旋波譜的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)裝置原理圖。樣品放置在反射式諧振腔的窄邊壁的內(nèi)側(cè)。交變磁場(chǎng)波腹處，電磁鐵產(chǎn)生的直流磁場(chǎng)垂直膜面，交變磁場(chǎng)則沿著膜面。為了突出共振信號(hào)用直流電源A分壓后，將直流分量扣除后送到XY記錄儀；也可以采用鎖相放大器檢測(cè)，這時(shí)的調(diào)制信號(hào)有音頻信號(hào)源提供。核磁共振儀用來測(cè)量直流磁場(chǎng)的大小。根據(jù)不同的需要采用示波器或XY記錄以來測(cè)量和記錄共振的曲線。二、光子散射法：實(shí)驗(yàn)原理：當(dāng)一束光射入磁性體時(shí)，可以同自旋波發(fā)生能量和動(dòng)量的交換，并

3、產(chǎn)生非彈性散射。最簡(jiǎn)單的過程是，一個(gè)光子經(jīng)過散射后只產(chǎn)生或吸收一個(gè)磁激子。這種一級(jí)散射過程遵循的能量和動(dòng)量守恒為：其中，1、2分別為散射前后光子的頻率；K1、K2分別為散射前后光子的波矢；w和K分別為磁激子的頻率和波矢。正號(hào)相應(yīng)于產(chǎn)生一個(gè)磁子，負(fù)號(hào)相應(yīng)于吸收一個(gè)磁激子。因此，只需測(cè)定散射前后光子的頻率和波矢，就可以很方便地得到磁激子的色散關(guān)系了。由于在空氣中波矢和頻率成正比的，問題最后歸結(jié)為測(cè)量散射前后光束的頻率和方向。實(shí)驗(yàn)裝置： 在可見光范圍中，光散射后的相對(duì)頻移只有10-410-6，需要用布里淵散射譜儀測(cè)量，上圖示出了其原理圖。激光產(chǎn)生的單色光射入樣品后，散射光經(jīng)過透鏡變成平行光送入干涉儀

4、。與要觀察的散射光相比，由于各種原因產(chǎn)生的入射光頻率相同的散射光總要強(qiáng)的多，它們形成了一系列很強(qiáng)的干涉條紋。非彈性散射的散射光，由于頻率發(fā)生了變化，其干涉條紋出現(xiàn)在彈性散射干涉譜的背景上。原則上，可以很容易地測(cè)量出相應(yīng)的頻率變化來。改變樣品的方位，就可以得到在不同K下的散射頻率變化，從而求出磁激子的色散關(guān)系。三、中子散射法實(shí)驗(yàn)原理：中子具有自旋，也可以同磁子相互作用而發(fā)生非彈性散射。由于中子比光子大得多，因此能量守恒表達(dá)式為： 用與光子散射類似的方法可以測(cè)得自旋波的色散關(guān)系。實(shí)驗(yàn)裝置：上圖示出了一種測(cè)量中子非彈性散射的裝置原理圖。它有三個(gè)可以轉(zhuǎn)動(dòng)的軸，故又稱為三軸譜儀。第一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的是單色器，實(shí)際上就是一塊經(jīng)過選擇的晶體，通過晶體上的彈性散射，在樣品的方向上得到所需要的具有一定能量的中子束。它的作用相當(dāng)于光柵，改變其方位，可以改變射向樣品中子束的能量；另一個(gè)轉(zhuǎn)軸安裝在樣品臺(tái)上。對(duì)樣品而言，轉(zhuǎn)動(dòng)樣品等價(jià)于改變波矢K的方向；分析器與單色器一樣